WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Норченко Павел Анатольевич

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОЦЕССА РЕЗАНИЯ

НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ АУСТЕНИТНОГО КЛАССА С

ОПЕРЕЖАЮЩИМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

05.02.07. – Технология и оборудование механической

и физико-технической обработки

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Волгоград – 2010 2

Работа выполнена на кафедре «Технология машиностроения»

Волгоградского государственного технического университета.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Полянчиков Юрий Николаевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Плотников Александр Леонтьевич;

доктор технических наук, профессор Пушкарев Олег Иванович.

Ведущая организация ООО «ВЗБТ», г. Волгоград

Защита состоится 26 ноября 2010 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.028.06 в Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400131, г. Волгоград, проспект им. В.И. Ленина, д. 28, ауд. 209.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан 25 октября 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Быков Ю.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В условиях рыночной экономики при оценке эффективности производственного и технологического процесса на первое место выходят такие показатели, как себестоимость, качество продукции и производительность процесса.

В настоящее время накоплен значительный опыт в вопросах повышения эффективности процесса резания с точки зрения различных взглядов и исходных предположений. При этом разработан целый ряд способов повышения эффективности процесса резания, каждый из которых в той или иной степени доказал свою жизнеспособность. Однако большинство из разработанных способов позволяет улучшить какой-то один из показателей эффективности, не влияя на другие. В большинстве случаев это оправдано и вполне отвечает требованиям экономической целесообразности. Однако есть отдельные случаи, когда крайне важно улучшить сразу несколько показателей эффективности, как в случае резания труднообрабатываемых материалов.

К таким материалам относятся нержавеющие стали аустенитного класса.

Их обработка характеризуется повышенным износом инструмента, низким качеством поверхности и малыми значениями применяемых скоростей резания.

Проведенный анализ литературных источников показал, что среди возможных способов повышения износостойкости инструмента и обрабатываемости сталей резание с опережающим пластическим деформированием является одним из наиболее эффективных, что наряду с достаточной простотой реализации делает целесообразным детальное исследование всех его аспектов.

Однако, на данной стадии изучения вопроса является очевидным наличие множества пробелов в принципиально важных вопросах, связанных с физикой контактных процессов, качеством поверхностного слоя, закономерностями формирования профиля поверхности, износом инструмента, теплофизическими характеристиками материалов после деформирования, и многих других. Заметим, что указанные неисследованные вопросы являются принципиальными лимитирующими факторами на пути развития и практического применения данного способа.

Устранение имеющихся пробелов, а также разработка конкретных практических рекомендаций по назначению режимов опережающего деформирования и последующего резания является актуальной проблемой.

Цель работы.

Повышение эффективности обработки резанием нержавеющих и жаропрочных сталей аустенитного класса за счет применения опережающего пластического деформирования.

В рамках достижения поставленной цели должны быть решены следующие задачи:

1. исследование характера контактного взаимодействия и протекающих на участке контакта физических процессов при резании нержавеющих и жаропрочных сталей аустенитного класса с опережающим пластическим деформированием;

2. анализ процесса стружкообразования в зависимости от режимов опережающего деформирования и выявление оптимальных величин глубины деформированного слоя с точки зрения удельной работы стружкообразования;

3. исследование процесса формирования микропрофиля обработанной поверхности в широком диапазоне скоростей резания и усилий опережающего деформирования при обработке нержавеющих и жаропрочных сталей аустенитного класса;

4. исследование процесса износа инструмента в условиях оптимальной величины глубины деформированного слоя с точки зрения удельной работы стружкообразования и качества поверхностного слоя;

5. разработка и проверка практических рекомендаций по назначению режимов обработки при резании нержавеющих и жаропрочных сталей аустенитного класса с опережающим пластическим деформированием;

6. оценка экономической, технологической и энергетической эффективности процесса резания нержавеющих и жаропрочных сталей аустенитного класса с опережающим пластическим деформированием;



7. проектирование и внедрение специального устройства для эффективного осуществления процесса резания нержавеющих и жаропрочных сталей аустенитного класса с опережающим пластическим деформированием.

Методы и средства исследования.

Теоретические исследования проводились с использованием основных положений теории резания, технологии машиностроения, физики твердого тела и статистического анализа.

Экспериментальные исследования проводились по методам планирования экспериментов с применением современных регистрирующих средств. Основными средствами получения экспериментальных данных были: токарно-винторезный станок с плавным регулированием скорости вращения шпинделя, специальное приспособление для опережающего пластического деформирования, лабораторные средства измерения основных параметров процесса резания. Методика проведения экспериментальных исследований в целом базируется на основных положениях, разработанных на кафедре «Технология машиностроения» ВолгГТУ.

Научная новизна работы.

1. Установлена однозначная связь между структурой кристаллической решетки обрабатываемой стали и эффективностью применения опережающего пластического деформирования для улучшения обрабатываемости резанием.

2. Описаны механизмы влияния опережающего пластического деформирования на износ твердосплавного инструмента с различным фазовым составом с точки зрения физических процессов при резании.

3. Описан механизм влияния опережающего пластического деформирования на частоту цикличности стружкообразования и связанную с ней шероховатость поверхности после резания.

4. Доказано существование связи между энергетическим состоянием твердого тела и обрабатываемостью резанием.

Практическая ценность.

1. Разработан способ обработки резанием с опережающим пластическим деформированием.

2. Спроектировано и изготовлено специальное приспособление для реализации способа обработки резанием с опережающим пластическим деформированием.

3. Определены наиболее эффективные марки твердого сплава инструментального материала для обработки резанием нержавеющих сталей аустенитного класса с опережающим пластическим деформированием.

4. Разработаны практические рекомендации по выбору и назначению режимов резания и опережающего пластического деформирования с точки зрения минимальной шероховатости поверхности и максимальной износостойкости режущего инструмента.

Апробация работы.

Основные положения работы докладывались на XII, XIII и XIV региональных конференциях молодых исследователей Волгоградской области (Волгоград, 2007, 2008, 2009), II международной научно-технической конференции (Резниковские чтения, 2008), ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава ВолгГТУ в 2008, 2009 гг.

Публикации.

Основные материалы диссертации опубликованы в 9 печатных работах, в том числе в четырех изданиях, рекомендованных ВАК, и одном зарубежном.

Получен патент РФ на изобретение способа обработки резанием.

Реализация результатов работы.

Результаты исследования приняты к внедрению в ООО «Волгоградсервис».

Прогнозируемый годовой эффект составляет 430000 рублей.

Структура и объем работы.

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 127 страниц машинописного текста, 41 рисунок, 17 таблиц, список литературы, включающий 115 наименований (из них 12 зарубежных).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы исследования в связи с необходимостью повышения эффективности обработки резанием нержавеющих сталей, сформулированы основные проблемы при обработке нержавеющих сталей аустенитного класса, сформулирована основная цель работы и показано главное направление научного поиска.

В первой главе проведен анализ существующих способов повышения эффективности обработки металлов резанием. Одной из важнейших характеристик, определяющих эффективность процесса обработки, является обрабатываемость материалов резанием. Под улучшением обрабатываемости сталей и сплавов понимают снижение интенсивности изнашивания инструмента в диапазоне режимов обработки, применяемых на современных машиностроительных предприятиях; снижение сил, действующих при резании; повышение качества поверхностного слоя.

Вопросы повышения эффективности процесса резания, снижения износа инструмента, выбора и корректировки режимов резания нашли отражение в работах российских и советских ученых, в том числе: Н.Н. Зорева, В.К. Старкова, А.Н. Резникова, В.Н. Подураева, Ю.Г. Кабалдина, Н.В. Талантова, Т.Н. Лоладзе, В.С. Камалова, В.Ф. Боброва, П.С. Чистосердова, Г.И. Грановского, А.Д. Макарова, а также в работах зарубежных исследователей.

Проведен анализ проработанности вопроса об энергетическом критерии процесса деформации и разрушения металла.

Энергозатраты, расходуемые в зоне резания, зависят от типа и геометрических параметров режущего инструмента, свойств инструментального и конструкционного материалов, площади сечения срезаемого слоя, параметров режима резания, наличия и состава СОЖ и других факторов, значениями которых можно управлять в целях уменьшения работы стружкообразования. В связи с этим были предприняты попытки создания методик структурной и параметрической оптимизации действующих и вновь проектируемых технологических процессов лезвийной обработки по энергетическим критериям.

По современным представлениям любой процесс деформирования и разрушения, а значит, и процесс поверхностной пластической деформации является кинетическим и необратимым процессом независимо от физико-химической природы материала, его структуры, а также условий нагружения.

Кинетическая сущность процесса поверхностной пластической деформации заключается в объемной повреждаемости поверхностного слоя, при которой в деформируемом элементе зарождаются и накапливаются различного рода дефекты и повреждения.

Проанализировано состояние вопроса о применении способа резания с опережающим пластическим деформированием. Рассматривались работы В.Н.

Подураева, А.М. Розенберга, А.В. Щедрина, П.С. Чистосердова. Анализ литературных источников показал, что среди возможных способов повышения износостойкости инструмента и обрабатываемости сталей резание с опережающим пластическим деформированием является одним из наиболее эффективных, что наряду с достаточной простотой реализации делает целесообразным детальное исследование всех его аспектов.

Сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе описана экспериментальная установка, исследуемые инструментальные и обрабатываемые материалы, методика проведения испытаний и обработки полученных экспериментальных данных.

Исследования проводились в лаборатории резания кафедры «Технология машиностроения» Волгоградского государственного технического университета. В качестве основной экспериментальной установки был использован токарно-винторезный станок модели 1М63 производства Рязанского станкостроительного завода с модернизированным приводом главного движения. Модернизация заключается в наличии векторного преобразователя частоты «Веспер Е2-8300», позволяющего осуществлять плавное регулирование скорости вращения шпинделя в диапазоне скоростей от 1 до 1250 об/мин.

В качестве инструмента использовались твердосплавные многогранные неперетачиваемые пластины типоразмера 02114 (WNUM) по ГОСТ 19048-80 следующих марок материала: Т5К10, ВК6, ТТ7К12, ТН20, Sandvick CК25. Предварительно все инструменты были проверены по геометрии, несоответствующие единицы были отбракованы. Все марки инструмента были разбиты на группы по свойствам на основании замеров термо-ЭДС по методу естественной термопары. При этом допускалась вариация значения термо-ЭДС не более 5%.

В качестве обрабатываемого материала использовались: нержавеющая жаропрочная сталь аустенитного класса 12Х18Н10Т, 08Х18Н10Т и 03Х18Н9 в состоянии поставки.

В целях проведения исследования было спроектировано и изготовлено приспособление для опережающего деформирования, предназначенное для раздельного и совмещенного резания на токарно-винторезном станке модели 1М63 с целью обработки резанием с опережающим деформированием заготовок 40 – 300мм.

При назначении режимов опережающего пластического деформирования детали руководствовались усилие предварительного нагружения рассчитывалось по формуле Хейфеца, в которой расчетная глубина деформированного слоя заведомо превышала глубину резания на 50% и более.

Для определения усилий предварительного нагружения изначально была экспериментально определена твердость поверхности детали.

Получение корней стружек и приготовление шлифов проводилось по методике, разработанной на кафедре "Технология машиностроения" Волгоградского политехнического института.

Замеры параметров шероховатости поверхности производились при помощи профилографа-профилометра «Абрис – ПМ7», соединенного посредством интерфейсного кабеля с персональным компьютером. На поверхности исследуемой детали нарезались участки длиной не менее 25мм. После установки первичного преобразователя на установочное приспособление и поступления сигнала на дисплей персонального компьютера при помощи установочного образца производилась тарировка профилометра. После тарировки первичный преобразователь устанавливался в специальное приспособление, укрепленное в резцедержателе станка. При помощи образцовых пластин производилась точная установка преобразователя в приспособлении, чем обеспечивается параллельность траектории движения рабочей иглы и поверхности детали. Далее производилось касание подушечкой щупа поверхности детали. После фиксации на дисплее нейтрального положения иглы с персонального компьютера поступал управляющий сигнал на первичный преобразователь. Далее замер шероховатости и построение профилограмы производились в автоматическом режиме, после чего полученные данные сохранялись в памяти персонального компьютера.

Статистическая обработка заключалась в определении необходимого количества опытов, оценке точности измерений и построении регрессионных зависимостей.

В третьей главе приведены результаты исследования особенностей поверхностного пластического деформирования сталей аустенитного класса.

Энергетическое состояние системы, имеющей огромное число охваченных тепловым движением частиц (атомов, молекул), характеризуется особой термодинамической функцией F, называемой свободной энергией:

где U – внутренняя энергия системы;

Т – абсолютная температура;

Гранецентрированные кристаллы нержавеющих и жаропрочных сталей и сплавов аустенитного класса при нормальной температуре имеют двенадцать возможных направлений скольжения – четыре плоскости октаэдра с тремя направлениями в каждой плоскости (см. рисунок 1). Поэтому пластичность этих материалов значительно выше. При этом размеры зерен сталей аустенитного класса существенно больше размеров зерен сталей других классов. На рисунке показана структура стали 12Х18Н10Т (аустенитный класс).

Рисунок 1 – Кристаллическая решетка стали аустенитного класса Влияние пластического деформирования на стали с различной кристаллической решеткой неодинаково. Упрочняемость сталей аустенитного класса значительно выше упрочняемости сталей других классов. У сталей аустенитного класса изменение структуры проявляется существенно большим изменением формы зерен и делением их на более мелкие зерна, т.е. в результате пластического деформирования происходит также измельчение зерен. На рисунке 3 показана структура деформированного слоя стали 12Х18Н10Т.

Рисунок 3 – Структура стали 12Х18Н10Т в деформированном слое Описано рассмотрение процесса упрочнения стали с позиций изменения энергетического состояния.

Экспериментально установлено, что значительная часть тепловой энергии, связанной с тепловым эффектом пластической деформации, не задерживается в деформируемом элементе поверхностного слоя, а рассеивается по телу детали, деформирующему элементу и в окружающую среду за счет теплообмена. И лишь незначительная часть этой энергии задерживается в деформируемом элементе, повышая его внутреннюю энергию.

Накапливаемая в деформируемом элементе поверхностного слоя внутренняя энергия определяется суммой двух составляющих: потенциальной (скрытой) и кинетической (тепловой).

В соответствии с кинетическими представлениями процесса поверхностной пластической деформации максимально упрочненным поверхностный слой считается, когда плотность внутренней энергии в деформируемых элементах, находящихся на поверхности детали, достигнет предельной величины. Это состояние поверхностного слоя для конкретных условий поверхностной пластической деформации характеризуется наиболее высокими прочностными свойствами, такими, как твердость и остаточные напряжения и обеспечивает максимальное повышение эксплуатационных характеристик детали.

В соответствии с первым началом термодинамики, внешнее воздействие может быть механическим или тепловым. Тело считается разрушенным, если хотя бы в одном его локальном объеме плотность внутренней энергии возросла до критического значения. Удельная потенциальная энергоемкость обрабатываемого материала в объеме, подвергнутом воздействию, определяется как:

где [u] – предельный (критический) уровень плотности внутренней энергии;

u0 – начальный уровень плотности внутренней энергии;

HT – удельная теплоемкость плавления материала;

LT – скрытая теплота плавления материала.

В соответствии с дислокационным механизмом пластическая деформация сопровождается зарождением большого числа дислокаций и их консервативным перемещением в поле приложенного напряжения. Таким образом, энергия, расходуемая на пластическую деформацию, в текущий момент времени складывается из скрытой энергии, накопленной в деформированном объеме металла, и кинетической энергии консервативного перемещения дислокаций.

Предварительное назначение рабочей нагрузки производилось упрощенным расчетом по известной формуле Хейфеца:

где Р – величина контактной нагрузки, Н;

Разрушение реального тела – процесс, начинающийся задолго до видимого разделения тела на части, а не происходящий мгновенно. Изменениям, видимым невооруженным глазом, предшествуют изменения на микроскопическом и субмикроскопическом уровнях. В металлах изменения микроструктуры, влекущие разрушение, тесно связаны с изменениями в процессе пластической деформации, т. е. необратимыми взаимными сдвигами слоев металла.

Рассмотрение процесса разрушения твердого тела с позиций достижения критического уровня запасенной энергии приводит к выводу о существенном влиянии предварительного пластического деформирования на процесс разрушения твердого тела.

В четвертой главе рассмотрены вопросы физических процессов при резании с опережающим пластическим деформированием, особенности контактного взаимодействия, особенности износа инструмента и формирования качества поверхностного слоя детали.

Резание – процесс локализованной пластической деформации, доведенной по определенным поверхностям до разрушения. Оно представляет собой сложный и специфичный вид пластической деформации и разрушения, в котором высокие скорости деформирования сочетаются с чрезвычайно большими давлениями на поверхность обрабатываемого материала, высокими температурами, градиентом напряжений и деформаций.

Вся энергия, затрачиваемая на процесс резания металлов, расходуется на следующие составляющие: работа по отделению стружки от обрабатываемого металла (работа стружкообразования), пластическое деформирование прирезцового слоя обработанного металла и тепловыделение в окружающую среду, стружку, инструмент и обрабатываемый материал.

Сравнение энергетических состояний системы в момент начала резания неупрочненного и упрочненного металлов позволяет однозначно утверждать, что в случае последнего начальный уровень энергии будет выше, а, следовательно, энергия, затрачиваемая на процесс резания, будет в случае предварительно деформированного металла меньше. Логично предположить, что меньшей окажется и удельная работа стружкообразования. Уменьшение усадки стружки приводит, при прочих равных условиях, к снижению удельной работы стружкообразования. Для сталей аустенитного класса во всех случаях коэффициент усадки стружки при резании упрочненной стали на 10-20% меньше, что говорит о существенном снижении удельной работы стружкообразования.

Коэффициент усадки стружки однозначно связан с углом сдвига :

где – коэффициент усадки стружки;

Таким образом, при резании предварительно упрочненной стали угол сдвига увеличивается. На рисунках 4 и 5 показаны корни стружек при резании стали 12Х18Н10Т, на которых данный факт можно наблюдать визуально.

Рисунок 4 – Корень стружки при Рисунок 5 – Корень стружки при резании стали 12Х18Н10Т резцом резании стали 12Х18Н10Т резцом Т5К10 без опережающего дефор- Т5К10 после опережающего демирования (скорость резания формирования с нагрузкой 2000Н 120м/мин; глубина резания 1мм; по- (скорость резания 120м/мин; глудача 0,128мм/об), увеличение х100 бина резания 1мм; подача Очевидно, что любое изменение энергетического состояния системы неизбежно приведет к поглощению или выделению тепла. Процесс разрушения металла, частным случаем которого является резание, сопровождается значительным выделением теплоты, возникающим вследствие перехода потенциальной энергии межатомных связей и смещения дефектов кристаллической решетки в тепловую энергию. Причем величина выделяемой тепловой энергии прямо пропорциональна уровню внутренней энергии твердого тела. Энергетическое состояние пластически деформированного металла характеризуется несколько большим уровнем внутренней энергии в момент начала разрушения, что неизбежно приводит к увеличению тепловыделения при его разрушении. Таким образом, следует ожидать увеличения температуры в зоне резания. Проведенные исследования подтвердили верность данного предположения.

В результате совокупного действия всех указанных факторов применение предварительного упрочнения приводит к следующим изменениям характеристик контактного взаимодействия: уменьшаются размеры участков деформационного упрочнения, температурного разупрочнения и пластического контакта;

уменьшается толщина зоны стружкообразования; снижаются напряжения, необходимые для реализации пластического деформирования в зоне стружкообразования за счет уменьшения отношения сопротивления пластическому деформированию на участке упрочнения к сопротивлению пластическому деформированию в зоне стружкообразования.

В результате проведенных исследований по замеру изменения микротвердости по длине контакта изложенные выше положения получили полное подтверждение. На рисунке 6 представлены графики изменения микротвердости по длине контакта.

Рисунок 6 – Распределение микротвердости по длине контакта при резании стали 12Х18Н10Т резцом Т5К10 (скорость резания 120м/мин; глубина резания 1мм;

подача 0,128мм/об): 1 – без предварительного деформирования; 2 – после деформирования под нагрузкой 2000Н.

Установлено существенное повышение стойкости инструмента. В процессе резания сталей аустенитного класса безусловно преобладающим является диффузионный износ инструмента. При резании в условиях устойчивой адгезионной связи протекает взаимная диффузия инструментального и обрабатываемого материалов. В ходе этого процесса имеет место, во-первых, диссоциация карбидов (преимущественно карбидов вольфрама) и последующая диффузия их элементов в обрабатываемый материал (прямое диффузионное растворение); вовторых, диффузия металлических элементов обрабатываемого материала в связующую фазу твердых сплавов и ее разупрочнение. Однако в данном случае имеет место также адгезионно-усталостный износ. В процессе непрерывно повторяющихся актов установления и разрыва адгезионных связей поверхностные микрообъемы инструмента подвергаются многократному воздействию асимметричных касательных и нормальных нагрузок. Это приводит к накоплению и развитию дефектов, переходящих в процессе резания в субмикро- и микротрещины в граничных объемах инструмента.

Составляющей долей износа является также адгезионно-усталостный износ, величина которого непосредственно связана с величиной сил резания. При повышении механической прочности обрабатываемого материала силы резания несколько снижаются; уменьшение размеров контактных участков и повышение интенсивности тепловыделения приводит к снижению сил резания; уменьшение усадки и увеличение угла сдвига приводит также к снижению сил резания. Таким образом, при обработке сталей аустенитного класса с опережающим пластическим деформированием силы резания должны несколько снизиться, как и показали результаты исследований, что подтверждает снижение интенсивности адгезионно-усталостного износа.

Диффузионный износ твердосплавного инструмента происходит за счет проникновения атомов железа в связующую фазу твердого сплава и ее разупрочнения. Использовалась ранее установленная связь между интенсивностью диффузионного износа и величиной генерируемой термо-ЭДС как косвенный показатель изменения разности работ выхода электронов из стали и твердого сплава.

Величина термоЭДС определяется как произведение разности работ выхода электронов из стали и твердого сплава на температуру резания. Показано, что при условии постоянства свойств твердого сплава по изменению величины термоЭДС можно судить об изменении величины разности работ выхода электрона из стали и твердого сплава, принимая во внимание тот факт, что температура резания изменяется не столь существенно, чтобы влиять на количественную оценку указанной величины.

Также показано, что при резании предварительно упрочненных сталей величина термоЭДС снижается, что говорит об уменьшении величины разности работ выхода электронов из стали и твердого сплава.

В результате стойкость инструмента при резании с опережающим пластическим деформированием повышается на величину от 25 до 100%.

Описано изменение параметров качества поверхностного слоя при резании с опережающим пластическим деформированием.

Выявлено существенное снижение шероховатости, происходящее двумя принципиально различными путями. Во-первых, с увеличением твердости происходит существенное снижение глубины повторного резания, что приводит к снижению высоты микронеровностей. В работах Н.В. Талантова указывается на значительное снижение высоты микронеровностей при обработке сталей после закалки. Таким образом, следует ожидать заметного снижения шероховатости поверхности при резании предварительно упрочненных сталей. Во-вторых, в работах Ю.Г. Кабалдина доказано, что шероховатость поверхности однозначно связана с временем релаксации пластических деформаций – при уменьшении этого времени шероховатость поверхности снижается. Совокупное влияние опережающего деформирования, выраженное в снижении глубины повторного резании и его продолжительности за счет сокращения времени релаксации пластических деформаций, таким образом, определяет значительное снижение шероховатости обработанной поверхности.

Влияние опережающего деформирования на микропрофиль обработанной поверхности в целом определяется характером влияния пластического деформирования на микропрофиль деформированной поверхности при условии неполного срезания упрочненного слоя. Иными словами, в данном аспекте в полной мере проявляется фактор технологической наследственности. Изменение микропрофиля поверхности при резании с опережающим деформированием по сравнению с резанием неупрочненных сталей является аналогичным указанному воздействию обкаткой.

На рисунке 7 показан пример влияния опережающего пластического деформирования на шероховатость поверхности.

1 – без деформирования; 2 – после опережающего деформирования с усилием Рисунок 7 – Зависимость шероховатости Ra от скорости резания (сталь 12Х18Н10Т, резец Т5К10, глубина резания 1мм; подача 0,128мм/об) На рисунке 8 показано изменение микропрофиля поверхности.

1 – без деформирования; 2 – после опережающего деформирования с усилием Рисунок 8 – Профиль поверхности после обработки (сталь 12Х18Н10Т, резец ТН20, глубина резания 1мм; подача 0,128мм/об) В пятой главе приведены рекомендации по рациональному выбору режимов опережающего деформирования и резания для сталей аустенитного класса.

В качестве основополагающих критериев при назначении режимов были выбраны: минимальный поверхностный относительный износ и минимальная шероховатость обработанной поверхности.

В результате были предложены наиболее благоприятные диапазоны значений составляющих режима предварительной обкатки и последующего резания, а также упрощенные зависимости для определения расчетных характеристик. За основу в инженерных расчетах предложено принимать упрощенную формулу Хейфеца с учетом 10% погрешности. Глубину деформированного слоя следует назначать относительно глубины резания в 2..2,5 раза больше. При этом рекомендуется назначать глубину резания от 0,3 до 1мм.

Большинство рекомендованных режимов резания позволяет осуществлять резание и опережающее деформирование в один рабочий ход суппорта, что, приводит к существенному повышению производительности обработки.

При обработке сталей аустенитного класса диапазон приемлемых подач лежит в пределах от 0,1мм/об до 0,15мм/об.

Приемлемый с точки зрения стойкости инструмента и шероховатости поверхности диапазон скоростей резания лежит в пределах от 120 до 150м/мин при обработке сталей аустенитного класса.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Кристаллическое строение сталей существенно влияет на характер протекания пластической деформации, в значительной степени определяя их упрочняемость и деформируемость. Пластическая деформация сталей аустенитного класса приводит к более существенному изменению структуры материала, а также к уменьшению размеров зерен.

2. В процессе пластической деформации в материале происходит накопление внутренней энергии, состоящей из потенциальной и тепловой компонент.

Разрушение металла происходит при достижении критического уровня накопленной внутренней энергии, определяемого физико-механическими свойствами и состоянием деформированного слоя. Таким образом, разрушение деформированного металла происходит при значительно меньших энергетических затратах, чем разрушение неупрочненного металла.

3. Изменение энергетического состояния твердого тела неизбежно приводит к существенному изменению процесса резания. Применение опережающего пластического деформирования приводит к изменению основных характеристик процесса последующего резания: усадки стружки, углов сдвига, длин контактных участков.

4. Применение опережающего пластического деформирования приводит к снижению интенсивности износа инструмента за счет снижения сил резания и интенсивности диффузионного проникновения атомов железа в структуру твердого сплава. Стойкость инструмента возрастает от 25 до 100%.

5. После резания с опережающим пластическим деформированием резко снижается шероховатость поверхности (во многих случаях от 2 до 4 раз), что позволяет сократить число технологических переходов, а также улучшается микропрофиль поверхности (в частности, увеличивается длина опорной линии).

6. Анализ полученных данных позволил сформулировать конкретные рекомендации по назначению режимов резания с опережающим пластическим деформированием. В качестве основополагающих критериев при назначении режимов были выбраны: минимальный поверхностный относительный износ и минимальная шероховатость обработанной поверхности.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Норченко, П. А. Устройство для резания с опережающим пластическим деформированием встречно-направленного действия / П.А. Норченко // Вестник СГТУ. – 2010. - №2(45). С. 80-83.

2. Полянчиков, Ю. Н. Влияние опережающего пластического деформирования на износ инструмента и качество поверхностного слоя при обработке аустенитных сталей/ Ю.Н. Полянчиков, Д.В. Крайнев, П.А.

Норченко, А.Р. Ингеманссон // Известия ВолгГТУ. Серия "Прогрессивные технологии в машиностроении". Вып. 4 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. Волгоград, 2008. - № 9. - С. 35-37.

3. Полянчиков, Ю. Н. Определение характеристик поверхностного слоя деталей при резании по методу с опережающим пластическим деформированием / Ю.Н. Полянчиков, Д.В. Крайнев, П.А. Норченко, Г.В.

Геронтиди, А.Р. Ингеманссон // Известия ВолгГТУ. Серия "Прогрессивные технологии в машиностроении". Вып. 5 : межвуз. сб. науч. ст. / ВолгГТУ. Волгоград, 2009. - № 8. - С. 31-33.

4. Полянчиков, Ю. Н. Улучшение параметров шероховатости при обработке резанием с опережающим пластическим деформированием. / Ю.Н.

Полянчиков, Д.В. Крайнев, П.А. Норченко, А.Р. Ингеманссон // Вестник СГТУ.

– 2010. - №1(44). С. 67-71.

Статьи в других изданиях:

5. Крайнев, Д. В. Progressive method of cutting stainless and heaproof steels and alloys / Д.В. Крайнев, П.А. Норченко, А.Р. Ингеманссон // European Journal of Natural History. - 2008. - № 4. - С. 94.- Англ.

6. Крайнев, Д. В. Улучшение обрабатываемости резанием сталей с различным строением при опережающем пластическом деформировании / Д.В. Крайнев, П.А.

Норченко, А.Р. Ингеманссон // Труды II международной научно-технической конференции (Резниковские чтения); Тольяттинский ГУ. – 2008. – ч. II. – С. 26-31.

7. Норченко, П. А. Метод резания аустенитных сталей с опережающим пластическим деформированием и его преимущества с точки зрения кристаллической теории строения металлов / П.А. Норченко, А.Р. Ингеманссон, Ю.Н. Полянчиков // XIII региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, г.Волгоград, 11-14 нояб. 2008 г.: тез. докл. / ВолгГТУ [и др.]. - Волгоград, 2009. - С. 74-77.

8. Норченко, П. А. Улучшение шероховатости обработанной поверхности при резании нержавеющей стали с опережающим пластическим деформированием / П.А. Норченко, А.Р. Ингеманссон, Ю.Н. Полянчиков // XIV региональная конференция молодых исследователей Волгоградской области, г.Волгоград, 11-14 нояб. 2009 г.: тез. докл. / ВолгГТУ [и др.]. - Волгоград, 2010.

- С. 63-64.

9. Патент на изобретение РФ №2399460, МПК B 23 B 1/00 (2006/01).

Способ обработки деталей резанием с опережающим пластическим деформированием / Ю.Н. Полянчиков, П.А. Норченко, Д.В. Крайнев, А.Р.

Ингеманссон, Л.А. Качалова, Л.С. Ангеловская; заявитель ГОУ ВПО ВолгГТУ.

– № 2009111702/02; заявл. 30.03.2009; опубл. 20.09.2010.

Подписано в печать.10. 2010г. Заказ №. Тираж 100 экз. Печ. л. 1, Формат 60 х 84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Волгоградского государственного технического университета.

400131, г. Волгоград, ул. Советская,



Похожие работы:

«АМИРХАНОВА Сурия Викторовна Становление идентичности молодежи в современном российском обществе риска Специальность 22.00.06 – социология культуры, духовной жизни АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата социологических наук Казань - 2009 Диссертация выполнена на кафедре государственного управления социально-экономическими процессами Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования Академия государственного и...»

«Гулиева Натаван Байрам кызы СОСТАВНЫЕ ПРЕСТУПЛЕНИЯ В РОССИЙСКОМ УГОЛОВНОМ ПРАВЕ Специальность 12.00.08 – уголовное право и криминология; уголовно-исполнительное право Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата юридических наук Томск 2006 2 Работа выполнена в ГОУ ВПО Кемеровский государственный университет на кафедре уголовного права и криминологии Научный руководитель : доктор юридических наук, профессор Черненко Тамара Геннадьевна Официальные оппоненты :...»

«Коннова Лариса Петровна Преемственность между предпрофильной и профильной школой в элективном обучении математическому моделированию с помощью графов 13.00.02 - теория и методика обучения и воспитания (математика) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата педагогических наук Москва-2009 2 Работа выполнена на кафедре высшей математики и информатики Самарского филиала Московского городского педагогического университета кандидат физико-математических наук,...»

«Кучаева Елена Ивановна ИЗМЕНЕНИЕ СОЦИАЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ СЕЛА В РЫНОЧНЫХ УСЛОВИЯХ (НА ПРИМЕРЕ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН) Специальность 22.00.03 – Экономическая социология и демография. АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата социологических наук Казань–2007 2 Диссертация выполнена в Казанском государственном финансовоэкономическом институте. Научный руководитель – Зиятдинова Флюра Газизовна доктор социологических наук, профессор Официальные оппоненты – Гильманов...»

«КОКЛЮГИНА ЛЮДМИЛА АЛЕКСЕЕВНА ОЦЕНКА И ВЫБОР КОНСТРУКТИВНОГО РЕШЕНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ ИНВЕСТИЦИОННОГО ПРОЕКТА 05.23.01 - строительные конструкции, здания и сооружения Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Казань - 2000 Работа выполнена в Казанской Государственной архитектурностроительной академии Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Кузнецов И.Л. Официальные оппоненты -доктор технических...»

«Таций Владимир Витальевич ИНВЕСТИЦИОННАЯ ПОЛИТИКА КНР: ВНУТРЕННИЕ И ВНЕШНИЕ АСПЕКТЫ Специальность 08.00.14 – Мировая экономика Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук Москва – 2010 Работа выполнена в Центре азиатских и тихоокеанских исследований Учреждения Российской академии наук Института мировой экономики и международных отношений РАН Научный руководитель : член-корреспондент РАН Михеев Василий Васильевич Официальные оппоненты :...»

«Фольмер Сергей Владимирович РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОЦЕНКИ РЕСУРСА СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ТРУБОПРОВОДОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ СПЕКТРАЛЬНО-АКУСТИЧЕСКОГО МЕТОДА Специальность 05.03.06 Технологии и машины сварочного производства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Барнаул – 2009 2 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кузбасский государственный технический университет (ГОУ ВПО КузГТУ)....»

«КОЗУБОВСКАЯ Галина Петровна А.ФЕТ И ПРОБЛЕМА МИФОЛОГИЗМА В РУССКОЙ ПОЭЗИИ XIX — начала XX веков Специальность 10.01.01— русская литература Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора филологических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1994 2 Работа выполнена в отделе новой русской литературы Института русской литературы (Пушкинский Дом). Научный консультант –...»

«Егорова Екатерина Владимировна ТЕКСТОВАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ДИАЛОГИЧЕСКИХ ЖАНРОВ ПОЛИТИЧЕСКОГО КОМПЬЮТЕРНО-ОПОСРЕДОВАННОГО ДИСКУРСА (на материале немецкого языка) 10.02.04 – германские языки Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата филологических наук Архангельск 2014 Работа выполнена на кафедре немецкой и французской филологии федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования Северный (Арктический)...»

«Костина Татьяна Владимировна Мир университетского профессора Казани. 1804-1863. Специальность 07.00.02 – Отечественная история АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата исторических наук Казань, 2007 2 Работа выполнена на кафедре Отечественной истории до XX века Казанского государственного университета им. В.И. Ульянова-Ленина Научный руководитель : доктор исторических наук Вишленкова Елена Анатольевна Официальные...»

«ИВАШКЕВИЧ ОЛЬГА ВИТАЛЬЕВНА УПРАВЛЕНЧЕСКИЙ УЧЕТ И АНАЛИЗ В ОРГАНИЗАЦИЯХ РОЗНИЧНОЙ ТОРГОВЛИ ОДЕЖДОЙ Специальность 08.00.12 – Бухгалтерский учет, статистика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук Казань – 2009 2 Диссертация выполнена в ГОУ ВПО Казанский государственный финансово-экономический институт. Научный руководитель : доктор экономических наук, доцент Ермакова Наталья Анатольевна Официальные оппоненты : доктор экономических наук,...»

«Калекина Анна Викторовна Влияние профессиональной культуры на удовлетворенность трудом инженеров-конструкторов промышленных предприятий Специальность 19.00.03 – Психология труда, инженерная психология, эргономика (психологические наук и) Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата психологических наук Москва – 2009 Работа выполнена на кафедре психологии труда и инженерной психологии факультета психологии Московского государственного университета имени М.В....»

«ЛАВРЕНОВ РОМАН НИКОЛАЕВИЧ ФОРМИРОВАНИЕ СТРАТЕГИИ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ ТУРИСТСКО-РЕКРЕАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА Специальность 08.00.05 – Экономика и управление народным хозяйством (рекреация и туризм) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук Санкт-Петербург - 2011 2 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный университет экономики и финансов доктор...»

«КАМЕНЕВА ПОЛИНА ВАЛЕРЬЕВНА ПРАВОВОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ ОГРАНИЧЕНИЯ МОНОПОЛИСТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ НА РЫНКЕ ТОВАРОВ, РАБОТ И УСУГ 12.00.03 – гражданское право, предпринимательское право, семейное право, международное частное право АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата юридических наук Краснодар – 2008 Работа выполнена на кафедре гражданского права в ФГОУ ВПО Южного федерального университета. Научный руководитель : доктор юридических наук, профессор,...»

«Амангалиева Зинат Кушумбаевна Регулирование рынка зерна в условиях предстоящего присоединения Казахстана к ВТО (на примере Западно-Казахстанской области) Специальности 08.00.05 – экономика и управление народным хозяйством (экономика, организация и управление предприятиями, отраслями, комплексами АПК и сельского хозяйства); 08.00.14 – мировая экономика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата экономических наук Саратов 2010 Работа выполнена на кафедре...»

«Середкин Антон Борисович АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ И ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПОСТРОЕНИЯ ЦИФРОВЫХ МОДЕЛЕЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПО АРХИВНЫМ ДАННЫМ АЭРОМАГНИТНЫХ СЪЕМОК Специальность 25.00.35 – геоинформатика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук Иркутск – 2011 Работа выполнена на кафедре технологий геологической разведки в Иркутском государственном техническом университете (ИрГТУ), г. Иркутск Научный руководитель : доктор...»

«ЗАРИПОВА ТАТЬЯНА ЮРЬЕВНА АНТИМОНОПОЛЬНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ НА РЫНКЕ ФИНАНСОВЫХ УСЛУГ: ПУБЛИЧНЫЙ И ГРАЖДАНСКОПРАВОВОЙ АСПЕКТЫ Специальность 12.00.03 – гражданское право; предпринимательское право; семейное право; международное частное право АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата юридических наук Казань - 2007 Работа выполнена на кафедре предпринимательского и финансового права негосударственного образовательного учреждения высшего профессионального...»

«Рассказова Надежда Анатольевна ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ АНТИФРИКЦИОННОГО ПОКРЫТИЯ ВКЛАДЫШЕЙ ПОДШИПНИКОВ СУДОВЫХ ДИЗЕЛЕЙ ПРИ ПЛАЗМЕННОМ НАПЫЛЕНИИ 05.08.04 - Технология судостроения, судоремонта и организация судостроительного производства Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Владивосток – 2006 Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Морской государственный...»

«ИЩЕНКО ЛИДИЯ АНАТОЛЬЕВНА ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И МАГНИТНЫХ СВОЙСТВ НАНОЧАСТИЦ ФЕРРИГИДРИТА БИОГЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ Специальность: 05.16.06 - Порошковая металлургия и композиционные материалы 01.04.07 – Физика конденсированного состояния АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Красноярск – 2013 2 Работа выполнена в Федеральном государственном автономном образовательном учреждении высшего профессионального образования Сибирский...»

«УДК 621.396.1 Садчикова Светлана Александровна Модели и методы расчета широкополосных ассоциативных сетей коммутации 05.12.13. – Системы, сети и устройства телекоммуникаций, распределение информации АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учной степени кандидата технических наук Ташкент-2011 Работа выполнена в Ташкентском университете информационных технологий. Научный руководитель...»








 
2014 www.av.disus.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.