Упрочнение деталей ультразвуковым поверхностным пластическим деформированием

Труды Международного симпозиума «Надежность и качество», 2017, том 2 УДК 621.787.4.07:534.8

Артемьев В.А., Крылова Н.А., Шуваев В.Г.

ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет», Самара, Россия

УПРОЧНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ УЛЬТРАЗВУКОВЫМ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

В работе раскрыты вопросы упрочнения поверхностного слоя детали с помощью ультразвуковых колебаний. Описывается разработанное устройство для формирования сложных колебательных воздействий, позволяющее создавать на поверхности детали определенный микрорельеф Ключевые слова:

финишная обработка, поверхность детали, ультразвук, сложные колебательные воздействия

Разрушение деталей в эксплуатации, как правило, начинается с поверхности, что объясняется тем, что поверхностные слои оказываются наиболее напряженными, являются границей раздела фаз и подвергаются активному воздействию внешней среды. Отсюда вытекает необходимость улучшения физико-механических характеристик и геометрии рабочих поверхностей деталей, причем состояние рабочей поверхности детали оказывает влияние на такие ее эксплуатационные свойства, как износостойкость, усталостная прочность, коррозионная стойкость и др.

Одним из наиболее эффективных и экономичных видов упрочнения является поверхностное пластическое деформирование (ППД), позволяющее полнее реализовать потенциальные свойства конструкционных материалов в реальных деталях, особенно в деталях сложной формы с концентраторами напряжений. Известно [1], что через короткое время приработки в любой паре трения наблюдается существенное отличие свойств материала поверхностного слоя глубиной порядка нескольких микрометров от состояния материала после технологической обработки, причем самые существенные изменения происходят вследствие силового и температурного воздействия трения, вызывающие деформацию поверхности (наклеп), текстурирование, химическую модификацию, что приводит к значительному изменению значений энергии активации.

Одним из эффективных методом решения задач, возникающих при ППД, является наложение ультразвуковых колебаний, дающих возможность управлять микрогеометрией формируемой поверхности, её твёрдостью, степенью деформационного упрочнения, а также получать регулярный микрорельеф [2].

На рис. представлено разработанное авторами ультразвуковое устройство для формирования микрорельефа поверхностей. Устройство содержит концентратор 3 на выходном конце которого размещается деформирующий элемент - шарик 2, который воздействует на обрабатываемую поверхность 1.

Для возбуждения ультразвуковых колебаний применен пакетный пьезокерамический преобразователь 5, зажатый при помощи шпильки 7 и гайки 8 между концентратором 3 и противовесом 6. На боковой поверхности концентратора выполнены наклонные пазы 4, позволяющие возбуждать продольно-крутильные колебания деформирующего элемента. Кроме того, деформирующий элемент смещен относительно оси концентратора, что приводит к формированию сложной траектории вибрационного воздействия на поверхность обрабатываемой детали. При подаче с генератора электрического напряжения синусоидальной формы и резонансной частоты на обкладки пакетного пьезокерамического преобразователя, он, изменяя вследствие обратного пьезоэффекта свои геометрические размеры, возбуждает механические колебания концентратора и, соответственно, деформирующего элемента.

Рисунок - Ультразвуковое устройство для формирования микрорельефа поверхностей

Устройство выполнено на основе пакетного пье-зокерамического преобразователя из четырех шайб пьезокерамики типа ЦТС-19.

Технический результат предлагаемой разработки заключается в повышении эффективности и расширении технологических возможностей ультразвуковой финишной обработки наружных цилиндрических поверхностей деталей с целью повышения их эксплуатационных характеристик, улучшении качества обработанной поверхности, повышения надежности и долговечности ее работы, сокращения длительности приработки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Смелянский В.М. Механика упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием. -М.: Машиностроение, 2002. - 300 с.

2. Шуваев В.Г., Папшев В.А., Шуваев И.В. Инструмент для формирования параметров качества поверхностного слоя деталей при ультразвуковой финишной обработке // СТИН. 2012. № 10. С. 37-40.

3. Шуваев В.Г., Крылова Н.А. Влияние режимов ультразвуковой обработки на свойства цилиндрических поверхностей// Международный симпозиум «Надежность и качество», 2016. №2 С.185-186.

4. Шуваев, В.Г. Направленное формирование параметров качества поверхностного слоя деталей при ультразвуковой финишной обработке // Международный симпозиум «Надежность и качество», 2015. С.168-169

5. Патент РФ на полезную модель № 143794. Устройство для ультразвуковой финишной обработки наружных цилиндрических поверхностей вращающихся деталей / В.Г. Шуваев, М.С. Горобец // 27.07.2014. Бюл. № 21.

УДК 621.3

Емельянов1 А.С., Петрунин1 В.В., Каражанов? Б.Б., Куатов? Е.Ж, Жихарев1 К.В.

1ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет», Пенза, Россия 2Военный институт сил воздушной обороны, Астана, Казахстан

3й-ПРИНТЕР

В статье рассмотрены технические вопросы создания 3D Принтера. Приведена принципиальная схема платы управления Ключевые слова:

3D Принтер, трёхмерный объект, 3D модель

В настоящее время широко развиваются 3D технологии. Телевизоры, 3D-мониторы, особые очки и прочие устройства. Также существуют и 3D Принтеры.

3D Принтер - устройство, использующее метод создания физического объекта на основе виртуальной 3D модели, выполненной на ПК [1-4].