Повышение качества маложестких валов поверхностным пластическим деформированием в стесненных условиях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.08, кандидат наук Нго Као Кыонг

• Нго Као Кыонг
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Нго Као Кыонг

ВВЕДЕНИЕ

Глава I ОТДЕЛОЧНО-УПРОЧНЯЮЩАЯ ОБРАБОТКА ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Маложесткие детали цилиндрической формы. Виды изделий, условия эксплуатации, способы повышения качества

1.2 Возможности, достоинства и недостатки поверхностного пластического деформирования

1.3 Характеристики качества поверхностного слоя

1.4 Поверхностное пластическое деформирование валов

малой жесткости

1.5 Решение упругопластических задач на основе конечно-элементного моделирования в системе ANSYS

1.6 Физические особенности поверхностного пластического деформирования. Деформация в стесненных условиях

Выводы и постановка цели и задач исследования

Глава II МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛОКАЛЬНОГО НАГРУЖЕНИЯ В СТЕСНЕННЫХ УСЛОВИЯХ ДЕФОРМИРОВАНИЯ

2.1 Этапы моделирования напряженного состояния при локальном нагружении объекта

2.2 Определения напряженно-деформированного состояния в очаге деформации при свободном и стесненном локальном нагружении

2.3 Влияние параметров нагружения на размеры упругопластической волны внеконтактной деформации

2.4 Подавление упругопластической волны при внедрении индентора

в стесненных условиях

2.5 Анализ напряженного состояния в стесненных условиях нагружения и закрепления заготовки

2.6 Влияние масштабного фактора при стесненных условиях деформирования

Выводы по главе

Глава III ИССЛЕДОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

ПРИ ПОВЕРХНОСТНОМ ПЛАСТИЧЕСКОМ ДЕФОРМИРОВАНИИ В СТЕСНЕННЫХ УСЛОВИЯХ

3.1 Построение и описание модели поверхностного пластического деформирования при локальном нагружении

3.2 Влияние основных параметров упрочнения и стесненных условий нагружения на напряженно-деформированное состояние заготовки

3.3 Интенсификация напряженного состояния в очаге деформации

при обработке ППД

3.4 Внеконтактная деформация при поверхностном пластическом деформировании

3.5 Влияние кинематики локального поверхностного пластического деформирования на напряженно-деформированное состояние

в очаге деформации

Выводы по главе

ГЛАВА IV ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ И

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК УПРОЧНЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ

4.1 Оборудование, приборы, инструментальное оснащение, используемые для экспериментальных исследований

4.2 Экспериментальная оценка влияния ППД в свободных

и стесненных условиях нагружения на качество упрочненного слоя

4.3 Влияние поверхностного пластического деформирования двухрадиусным роликом на качество упрочненного слоя

4.4 Влияние способов поверхностного пластического

деформирования на качество упрочненного слоя

4.5 Определение плотности дислокаций в упрочненном слое детали

4.6 Определение износостойкости поверхностного слоя упрочненных деталей

4.7 Определение величины максимального прогиба в зависимости от жесткости деталей при разных условиях локального нагружения

Выводы по главе

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение качества маложестких валов поверхностным пластическим деформированием в стесненных условиях»

ВВЕДЕНИЕ

Важнейшими задачами машиностроения на современном этапе являются повышение долговечности и надежности металлических изделий, их эффективности и конкурентоспособности на мировом рынке; снижение массы изделия благодаря применению конструктивно-технологических способов повышения несущей способности деталей машин.

Как правило, причинами повреждений деталей при эксплуатации служат процессы, протекающие в поверхностном слое: концентрация напряжений, развитие микротрещин, выгорание легирующих элементов, разупрочнение, изнашивание, окисление, перераспределение остаточных напряжений и т.д. Поверхностный слой детали в условиях эксплуатации подвергается наиболее сильному механическому, тепловому, магнитно-электрическому, световому и другим воздействиям. Поэтому в нашей стране и за рубежом повышение точности и надежности машин достигается технологическими методами, обеспечивающими значительное увеличение прочности и износостойкости рабочих поверхностей деталей.

Качество поверхности деталей машин зависит в основном от способа и режимов проведения отделочной обработки. При определенных условиях поверхностный слой может быть упрочнен, а иногда ослаблен, поэтому путем технологического воздействия необходимо в поверхностном слое создавать такие механические свойства и остаточные напряжения, которые в наибольшей степени соответствуют условиям длительной и надежной эксплуатации. Целенаправленное формирование поверхностного слоя с заданными свойствами в процессе изготовления детали является одной из важнейших задач технологии машиностроения. Достижение нужных характеристик качества поверхностей деталей машин и поддержание их на определенном уровне является задачей построения всего технологического процесса.

Создавая изделия машиностроения, конструкторы и производственники стремятся обеспечить высокое качество продукции, которое будет работать безотказно в течение заданного срока эксплуатации. В промышленно развитых стра-

нах в технологических процессах изготовления деталей машин механическая обработка резанием постепенно заменяется обработкой металлов давлением. Это обусловлено не только высокой производительностью деформирующих процессов, но и значительным (или полным) исключением отходов материала и формированием высокого качества поверхностного слоя.

Во многих случаях заключительным этапом механической обработки является отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием (ППД). Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием позволяет существенно повысить надежность и долговечность изделий машиностроения. Прошло около ста лет с того момента, когда вместо острого резца стали использовать радиусные гладилки для сглаживания шероховатых поверхностей. За это время поверхностное пластическое деформирование развилось как самостоятельный вид отделочно-упрочняющей обработки. Разработаны различные методы ППД, разнообразные конструкции рабочих инструментов и технологического оснащения, выполнен большой объем исследовательских работ по оценке качества упрочненных деталей, их надежности, долговечности и декоративных свойств.

Однако обработка деталей малой жесткости типа валов и осей вызывает обычно технологические проблемы, так как показатели качества деталей и производительность процесса вступают в противоречие. При существующих схемах механической обработки длинные и тонкие детали вращаются относительно оси, а рабочий инструмент создает радиальную нагрузку при продольном перемещении вдоль оси детали. Центробежные силы, возникающие при такой кинематике процесса, не обеспечивают стабильной шероховатости, вызывают искривление заготовки, которое препятствует получению стабильных по длине диаметральных размеров. При снижении частоты вращения заготовки уменьшают радиальные нагрузки, но при этом резко увеличивается продолжительность времени на обработку деталей. Известные способы поверхностного пластического деформирования осуществляются, в основном, локальными инденторами (шарик, ролик, диск,

алмазный индентор и др.). Локальным способам упрочнения свойственны неод-

5

нородность деформации, шелушение, слабое изменение физико-механических свойств обрабатываемого материала и при внедрении рабочего инструмента в поверхность упрочняемой детали вокруг инструмента образуется упругопластиче-ская волна, которая считается отрицательным фактом.

В настоящее время известные способы ППД исчерпали свои технологические возможности. Продолжаются работы по поиску новых схем нагружения, совершенствованию существующих способов упрочнения, разрабатываются новые, более эффективные процессы на базе создания оригинальных конструкций упрочняющего инструмента и оборудования. Наиболее эффективное упрочнение сталей и сплавов может быть реализовано путем целенаправленных технологических воздействий на структуру металлов для увеличения плотности дислокаций и создания дислокационной субструктуры для увеличения сопротивления сдвига упрочненного материала.

Деформирование в стесненных условиях еще не получило широкого распространения и является новым направлением совершенствования технологических процессов машиностроения. Известны только некоторые работы по разработке технологии правки маложестких валов и осей в стесненных условиях нагружения и по снижению утонения при использовании формоизменяющих операций листовой штамповки. Актуальной задачей данной работы является расширение возможностей обработки ППД и диапазона достижимых характеристик механического состояния поверхностного слоя деталей, при упрочняющей обработке деталей малой жесткости типа валов и осей, качество которых непосредственно связано с величиной внешнего воздействия. Для решения поставленной задачи предлагается использовать стесненные условия деформирования при обработке ППД маложестких деталей типа валов и осей.

Целью диссертационного исследования является интенсификация напряженного состояния в очаге упругопластической деформации при отделочно-упрочняющей обработке поверхностным пластическим деформированием в условиях стесненного нагружения.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи исследования:

1. По результатам литературных источников выявить факторы, влияющие на качество поверхностного слоя цилиндрических деталей типа валов, осей, штанг при обработке ППД.

2. На базе теории малых упругопластических деформаций и метода конечных элементов создать математическую модель локального нагружения с учетом реальной кинематики рабочего инструмента и режимов обработки, позволяющие определять напряженное состояние в очаге деформации и остаточные напряжения в упрочненных деталях.

3. На основе компьютерного моделирования и экспериментальных исследований определить влияние свободных и стесненных условий нагружения при ППД на характеристики поверхностного слоя упрочненных деталей.

4. Определить влияние схем упругопластического деформирования, параметров и условий нагружения на изменение размеров упругопластической волны, а также напряжено-деформированное состояние в области волны.

5. Разработать новую кинематику обкатных роликов, обеспечивающую интенсификацию напряженного состояния в очаге упругопластической деформации при обработке ППД валов и осей малой жесткости.

6. Оценить качество поверхностного слоя деталей и их работоспособность после обработки поверхностными пластическими деформированиями в стесненных условиях.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования является отде-лочно-упрочняющая обработка маложестких деталей типа валов и осей поверхностным пластическим деформированием. Предмет исследования - внеконтакт-ная упругопластическая волна; пластическая деформация в стесненных условиях; остаточное напряжение; напряжено-деформированное состояние; качество поверхностного слоя упрочненных деталей.

Теоретическая значимость: установлена роль стесненной деформации в

процессе ППД при формировании упрочненного слоя деталей. Определено

7

напряжено-деформированное состояние в очаге деформации при поверхностном пластическом деформировании в стесненных условиях.

Практическая значимость:

- Разработана технология поверхностного пластического деформирования в стесненных условиях нагружения и определены режимы, обеспечивающие интенсификацию напряженного состояния в очаге деформации при обкатывании деталей цилиндрическими роликами.

- Результаты диссертационного исследования могут быть использованы в учебном процессе при проведении занятий по дисциплинам «Технология машиностроения» и «Отделочно-упрочняющая обработка ППД», а также аспирантами и научными работниками, которые занимаются вопросами отделочно-упрочняющей обработки ППД.

Основные положения, выносимые на защиту:

- Методика статического и динамического моделирования на базе конечно-элементных моделей для упрочняющей обработки деталей цилиндрическим роликом.

- Параметры процесса ППД, влияющие на величину внеконтактной деформации.

- Параметры процесса ППД, влияющие на напряженно-деформированное состояние при свободном и стесненном условиях нагружения.

- Новый способ поверхностного пластического деформирования, обеспечивающий интенсификацию напряженного состояния в очаге деформации.

- Методика и результаты экспериментального определения качества поверхностного слоя упрочненных деталей.

Научная новизна:

1. Для интенсификации напряженного состояния в очаге локального поверхностного пластического деформирования, которое позволяет снизить радиальные нагрузки и повысить качество упрочненных деталей, предложены схемы деформирования в стесненных условиях закрепления заготовки и рабочего инструмента.

2. Разработана конечно-элементная модель динамического процесса обкатывания с учетом реального воздействия деформирующего элемента на поверхностный слой детали. Математическая модель позволяет определять параметры напряжено-деформированного состояния поверхностного слоя в цилиндрических деталях, обработанных ППД.

3. Предложен новый способ обкатывания, отличающийся тем, что деформирующему ролику дополнительно сообщают вращательное движение относительно оси, проходящей через плоскость, соединяющей два ролика и перпендикулярно к оси заготовки.

4. На основании экспериментальных исследований и расчетным путем установлено влияние стесненных условий нагружения на качество поверхностного слоя упрочненных деталей.

Методология и методы исследования. При разработке компьютерного моделирования использована компьютерная программа ANSYS Workbench R. 15. Для проведения расчетов, создания графиков и чертежей был задействован программный пакет Microsoft Excel и КОМПАС - 3D VU.

Экспериментальные исследования проведены с использованием современных средств измерения:

- для определения остаточных напряжений на поверхности деталей использован рентгеновский дифрактометр Xstress 3000 G3/G3R производства компании Stresstech Oy (Финляндия);

- измерение параметров шероховатости после упрочнения ППД проводили с помощью профилографа-профилометра модели Form Talysurf I200 производства фирмы Taylor Hobson (Англия);

- для измерения поверхностной твердости упрочненных деталей использован стационарный универсальный твердомер HBRV - 187.5;

- микротвердость упрочненного слоя определена на микротвердомере марки ПМТ-3 с усилием нагружения 200 г;

- для проведения исследования микроструктуры металла использован металлографический микроскоп марки МЕТ-2.

9

Достоверность результатов обеспечена обоснованным использованием теоретических зависимостей, допущений и ограничений, корректностью выбранных методов исследования, применением известных численных методов и подтверждается качественным и количественным согласованием результатов расчетов с экспериментальными данными.

Апробация работы: Основные положения и результаты выполненной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

• V, VI, VII Всероссийские научно-технические конференции с международным участием «Жизненный цикл конструкционных материалов» (г. Иркутск, апрель, 2015 - 2017 гг.);

• VII Международная научно-практическая конференция «Инновации в машиностроении» (г. Кемерово, 23-25 сентября 2015 г.);

• I Международная научно-практическая конференция: «Инновации в науке, производстве и образовании» (г. Калининград, 12 ноября 2015г.);

• XV Всероссийская с международным участием научно-техническая конференция "Механики XXI веку" (г. Братск, 17-18 мая 2016 г.);

• Международная научно-практическая конференция «Новые решения в области упрочняющих технологий: взгляд молодых специалистов» (г. Курск, 22-23 декабря 2016 г.);

• VIII Международная научно-практическая конференция «Инновации в машиностроении» (ИнМаш-2017) (г. Новосибирск, 28-30 сентября 2017 г.);

• XX Международную научно-практическую конференцию «Металлургия: технологии, инновации, качество» «Металлургия — 2017» (г. Новокузнецк, 15-16 ноября 2017 г.).

Глава I ОТДЕЛОЧНО-УПРОЧНЯЮЩАЯ ОБРАБОТКА

ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ.

ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Маложесткие детали цилиндрической формы. Виды изделий, условия эксплуатации, способы повышения качества

Среди различных деталей машин свыше 30 % составляют тела вращения, из них наиболее трудоемкими и сложными в изготовлении являются детали, обладающие малой жесткостью. О жесткости вала судят по отношению его длины (/) к диаметру к = I / Б где к = 3...5 - жесткие валы, к = 5...10 - валы средней жесткости, к = 10...12 и более - маложесткие [6,61,119]. Маложесткие детали применяют в автомобильной, горнорудной, авиационной промышленности, в станко- и приборостроении, в судостроении, в нефтяном, химическом, сельскохозяйственном, энергетическом машиностроении. К маложестким деталям относятся приводные и ходовые валы, оси, цилиндрические направляющие, тяги, штоки, плунжеры, штанги, гильзы, клапана, цилиндры, плунжеры насосов, трансмиссионные валы, валики текстильных и сельскохозяйственных машин, трубы для карданных валов, цилиндров амортизаторов и другие длинномерные детали.

В большинстве случаев такие детали работают в условиях знакопеременных нагрузок и испытывают достаточно большие упругие деформации изгиба и кручения. При больших скоростях вращения и недостаточной жесткости валов даже весьма малая искривленность вызывает появление дисбаланса, вибраций и увеличение динамических нагрузок на опоры, что существенно ускоряет процессы разрушения деталей и машин в целом. При эксплуатации на валы действуют переменные нагрузки и температура, силы трения при наличии абразива и разнообразных внешних факторов. Под их действием вал в целом и отдельные его поверхности подвержены деформации (изгибу, скручиванию, смятию), различным видам изнашивания (усталостному, окислительному, молекулярно-механическому, кор-розионно-механическому, абразивному и др.) и разрушениям.

11

Диспропорции в конструктивных параметрах маложестких деталей вызывают технологические трудности в производстве [22,23]:

- значительные упругие деформации на всех стадиях обработки, сборки и эксплуатации деталей;

- низкая виброустойчивость технологической системы;

- разная податливость частей технологической системы;

-существенное влияние технологической наследственности на надежность

работы технологической системы;

-коробление деталей, вызванное неравномерными остаточными напряжениями, вносимыми на всех стадиях технологического процесса;

- малая термоустойчивость деталей.

Отрицательное действие перечисленных факторов при изготовлении маложестких деталей приводит к нарушению технологических баз, погрешностям формы и размеров детали, поверхностным недостаткам, ограничению режимов резания, точностных характеристик станков и стойкости инструментов.

Анализ производственного опыта обработки маложестких деталей в единичном и мелкосерийном производствах показал, что традиционные методы изготовления маложестких деталей малоэффективны, поэтому на практике вопросы их изготовления решают ограничением режимов резания и вводом операций ручной доводки.

Неувязка технологического обеспечения точности размеров и формы при механической обработке маложестких деталей, и, а именно, длинномерных гладких и ступенчатых валов не решена полностью. Не достаточно глубоко изучены способы расчета и компенсации коробления маложестких валов после механической обработки, определения остаточных напряжений и их связи с короблением.

Финишная обработка длинных валов (отношение длины к диаметру более 10) является одной из наиболее трудоемких операций. Это связано с малой жесткостью заготовки, вибрациями, сложностью достижения заданного качества, точности и производительности, а также с отсутствием необходимого оборудования.

Известно, что состояние поверхностного слоя валов и других деталей оказывает существенное влияние на эксплуатационные свойства машин. Специальной обработкой можно придать поверхностным слоям деталей машин особые физико-механические свойства. Для этой цели в машиностроении применяют ряд методов. Все эти методы могут быть классифицированы следующим образом [90, 92, 93, 117]:

- термическая обработка (объемная закалка, поверхностная закалка);

- химико-термическая обработка (цементация, нитроцементация, алитиро-вание, хромирование, борирование, силицирование, сульфидирование);

- пластическое деформирование (дробеструйная обработка, центробежно-шариковый наклеп, обкатка роликами, чеканка);

- термомеханическая обработка (высокотемпературная термомеханическая обработка, низкотемпературная термомеханическая обработка).

Внимание ученых и производственников привлекает исключительная простота реализации безстружечных технологических процессов: эффективность, экономичность, возможность упрочнения деталей в период изготовления и находящихся в эксплуатации. Методы поверхностного пластического деформирования имеют заметные преимущества перед термическими и химико-термическими видами упрочнения в простоте реализации, доступности, результативности. Их основной задачей является обеспечение заданного качества поверхностного слоя, которое характеризуется его физико-механическими свойствами и микрогеометрией поверхности.

1.2 Возможности, достоинства и недостатки поверхностного пластического

деформирования

При изготовлении деталей машин применяют поверхностное пластическое деформирование (ППД) - обработку давлением, при которой пластически деформируется только поверхностный слой материала детали (термины и определения по ГОСТ 18296 - 72).

На рисунке 1.1 показана классификация методов ППД по ГОСТу 18296-72.

13

Рисунок 1.1 - Классификация способов поверхностного пластического деформирования по ГОСТу 18296-72 [24]

Поверхностное пластическое деформирование основано на способности металлической поверхности воспринимать остаточные пластические деформации без нарушения целостности металла. Поверхностное пластическое деформирование - один из наиболее простых и эффективных технологических путей повышения работоспособности и надежности деталей машин. Формирование поверхностного слоя с заданными свойствами должно обеспечиваться технологией упрочнения.

Анализ работ [2,4,28-32,34,66-68,77,78,85,105] выявил, что метод поверхностного упрочнения с присущими ему сжимающими напряжениями повышает сопротивление возникновению пластической деформации в процессе эксплуатации детали. При этом ослаблается тенденция к образованию и развитию уста-

лостных трещин, увеличивается сопротивление абразивному изнашиванию и фреттинг-коррозии. Кроме того, ППД затрудняет проникновение поверхностно-активных веществ внутрь металла, что снижает эффект адсорбционной усталости. Применение ППД в качестве финишной обработки позволяет уменьшить исходную шероховатость и получить микрорельеф поверхности, обладающий низкой истирающей способностью в результате чего повышается износостойкость. Особенно эффективным является упрочнение деталей, имеющих конструктивные или технологические концентраторы напряжений, выточки, галтели и др. Для повышения несущей способности и долговечности деталей машин и оборудования поверхностное пластическое деформирование в технологии машиностроения применяют уже более 80 лет.

Авторы работ [45,67] установили, что особенно эффективно поверхностное упрочнение при работе деталей с циклической нагрузкой. Слой, который образуется на поверхности детали после ППД, препятствует росту усталостных трещин. В результате предел выносливости повышается до 30%.

Исследованиям качества обрабатываемой поверхности, а также вопросами конструкции инструмента и технологии обработки данными методами посвящены работы Алексеева П.Г., Бабичева А.П., Блюменштейна В.Ю., Браславского В.М., Емельянова В.Н., Зайдеса С.А., Исаева А.Н., Коновалова Е.Г., Кропоткины Е.Ю., Кудрявцева И.В., Маркуса Л.И., Маталина А.А., Матлина М.М., Мураткина Г.В., Папшева Д.Д., Пашкова А.Е., Попова М.Е., Проскурякова Ю.Г., Смелянского В.М., Суслова А.Г., Чепы П.А., Школьника Л.М., Шнейдера Ю.Г. и др.

Отметим основные преимущества методов поверхностного пластического деформирования [19, 68,73,78,79]:

- возможность получения поверхности с малой шероховатостью (Яа = 0,10,05 мкм) и с большой несущей долей опорной площади, гарантирующей значительную прочность прессовых соединений;

- после обработки пластическим деформированием на поверхности изделия отсутствуют твердые частицы абразива и стружки;

- при пластической обработке давлением обеспечивается сохранение непрерывности внутренних волокон металла, повышается его твердость и поверхностном слое глубиной несколько миллиметров образуются сжимающие остаточные напряжения;

- поверхностный слой изделия, обработанный ППД, обеспечивает малый коэффициент трения, хорошую адгезию смазочных веществ и гальванических покрытий, обладает большим значением отражения света.

При упрочнении достигается изменение ряда показателей свойств поверхностного слоя [8,35,48,49,51,67]:

- формируется качественно новая макро- и микрогеометрия поверхности;

- в поверхностном слое возникают остаточные макронапряжения сжатия;

- повышается сопротивление пластической деформации при циклических эксплуатационных нагрузках;

- повышаются пределы прочности и текучести, твердость и микротвердость поверхности;

- изменяется форма, размеры и ориентировка зерен, что способствует формированию текстурированного слоя;

- на несколько порядков повышается плотность дислокаций, концентрирующихся в основном вокруг линий скольжения;

- в небольших пределах снижается удельная плотность деформированного материала;

- кристаллическая решетка материала поверхностного слоя претерпевает упругопластические искажения, приводящие к формированию остаточных макронапряжений.

Однако имеются некоторые ограничения и проблемы, препятствующие более широкому внедрению деформационных процессов в технологию машиностроения. Детали, подвергающиеся поверхностной пластической обработке, должны быть изготовлены из материалов, склонных к деформации при комнатной температуре, либо иметь ограниченную твердость при использовании стального

деформирующего инструмента. Основным ограничением для материалов при

16

ППД является величина относительного удлинения при растяжении, а также твердость материала обрабатываемой детали. Материалы с относительным удлинением 8 < 6 %% , как правильно, не обрабатываются ППД. В последнее время было установлено, что это ограничение не относится к серым и некоторым легированным чугунам, которые, несмотря на малую величину 8, можно подвергать поверхностной пластической обработке [78].

Не все материалы и с большим относительным удлинением рекомендуются для ППД, в основном из-за трудности получения малой шероховатости обработанной поверхности. К этой группе материалов относятся, например, алюминиевые сплавы и медь, для которых относительные удлинения достигают 50 %. Материалы с твердостью выше НЯС 45 следует признать труднообрабатываемыми. Из-за ускоренного износа инструмента они не должны повергаться ППД при серийном и массовом производствах.

Поверхностная пластическая обработка имеет также ряд недостатков, которые ограничивают область ее применения:

- малая размерная геометрическая точность;

- трудоемкий выбор оптимальных параметров обработки;

- возможность возникновения во время ППД шелушения обрабатываемой поверхности;

- необходимость тщательной (без задиров и наростов), а также точной по размерам предшествующей обработки из-за возможности возникновения зон неравномерного обжатия;

- величина натяга существенно сказывается на контактной и общей жесткости в поперечном сечении детали;

- накатывание роликом и шариком вызывает новую волнистость, в этой связи приходиться снижать подачу, которая резко уменьшает производительность;

- практически невозможно получить деталь со всеми оптимальными показателями качества.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Нго Као Кыонг, 2018 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Александров А.В., Потапов В.Д. Основы теории упругости и пластичности. М.: Высшая школа, 1990. 399 с.

2. Алексеев П.Г. Технология упрочнения деталей машин поверхностной пластической деформацией. Тула: Изд-во Тул. политехн. ин-та, 1978. 80 с.

3. Андрианов А.И. Прогрессивные методы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1975. 240 с.

4. Балтер М.А. Упрочнение деталей машин. М.: Машиностроение, 1978.

184 с.

5. Басов К.А. Аnsys: справочник пользователя. М.: ДМК Пресс, 2005.

640 с.

6. Беляев, Г. С., Табачников П. И. Технология производства валов. Л.: Машгиз, 1961. 252 с.

7. Биргер И.А. Остаточные напряжения. М: Машгиз, 1963. 232 с.

8. Блюменштейн В.Ю., Смелянский В.М. Механика технологического наследования на стадиях обработки и эксплуатации деталей машин. М.: Машиностроение, 2007. 399 с.

9. Браславский В. М. Технология обработки крупных деталей машин. М.: Машиностроение, 1975. 160 с.

10. Бруяка В.А., Фокин В.Г., Кураева Я.В. Инженерный анализ в ANSYS Workbech. Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2013. 149 с.

11. Бубнов А.С., Зайдес С.А. Правка валов стесненным сжатием // Технические науки, технологии и экономика: материалы II Международной научно-технической конференции. Чита: ЧитГТУ, 2002. C. 84 - 91.

12. Брэгг Лоуренс, Храмов Ю. А. Физики: Биографический справочник / Под ред. А. И. Ахиезера. М.: Наука, 1983. 400 с.

13. Галлагер Р. Метод конечных элементов. М.: Мир, 1984. 430 с.

14. Громов Н.П. Теория обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1978. 360 с.

15. Технология конструкционных материалов. Учебник для машиностроительных специальностей вузов / А. М. Дальский, И. А. Арутюнова, Т. М. Барсукова и др.; Под общ. ред. А. М. Дальского. М.: Машиностроение, 1985. 448 с.

16. Технология конструкционных материалов/ А.М. Дальский, И.А. Арутюнов, Т.М. Барсукова и др.; Под общ. ред. А. М. Дальского. М.: Машиностроение, 1977. 664 с.

17. Дель Г.Д. Определение напряжений в пластической области по распределению твердости. М.: Машиностроение, 1971. 199 с.

18. Дель Г.Д. Технологическая механика. М. Машиностроение, 1978. 174

с.

19. Демкин Н.В., Рыжов Э.В. Качество поверхности и контакт деталей машин. М.: Машиностроение, 1974. 150 с.

20. Деньщик Н.М. Некоторые вопросы пластического течения металлов при ротационном деформировании// Доклады ТСХА. 1961. Вып. 6. С. 219-231.

21. Драпкин Б.М., Кононенко В.К., Безъязычный В.Ф. Свойства сплавов в экстремальном состоянии. М: Машиностроение, 2004. 256 с.

22. Драчев О.И. Технология изготовления маложестких осесимметричных деталей. М.: Политехника, 2012. 289 с. ил.

23. Драчев О.И. Управление технологической наследственностью деталей малой жесткости. Ирбит: ОНИКС, 2011. 192 с

24. Ежелев А.В., Бобровский И.Н., Лукьянов А.А. Анализ способов обработки поверхностно-пластическим деформированием// Фундаментальные исследования. 2012. №6. С 642-646.

25. Ершов В.И, Глазков В.И., Каширин М.Ф. Совершенствование формоизменяющих операций листовой штамповки. М.: Машиностроение, 1990. 311 с.

26. Жасимов М. М. Управление качеством деталей при поверхностном пластическом деформировании. Алма-Ата: Наука, 1986. 208 с.

27. Жемочкин Б.Н. Теория упругости. М.: Гос. изд-во по строит. и архи-тект., 1957. 256 с.

28. Деформирующая обработка валов: монография / С.А. Зайдес В.Н. Емельянов, М.Е. Попов, Е.Ю. Кропоткина, А.С. Бубнов; Под ред. С.А. Зайдеса. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2013. 452 с.

29. Зайдес С.А. Остаточные напряжения и качество калиброванного металла. Иркутск: Изд-во Ирк. гос. ун-та, 1992. 200 с.

30. Зайдес С.А. Охватывающее поверхностное пластическое деформирование. Иркутск: Изд.-во ИрГТУ, 2001. 309 с.

31. Зайдес С.А. Технологии экспериментальных исследований. Иркутск: Изд-во НИИрГТУ, 2011. 572 с.

32. Зайдес С.А., Горбунов А.В. Определение механических свойств поверхностного слоя маложестких валов, упрочненных поверхностным пластическим деформированием// Упрочняющие технологии и покрытия. 2015. № 3. С. 1519.

33. Зайдес С.А., Дружинина Т.Я. Исследование износостойкости трансмиссионных валов насосов// Вестник машиностроения. 1987. № 4. С. 19-21.

34. Зайдес С.А., Забродин В.А., Мураткин В.Г. Поверхностное пластическое деформирование. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2002. 304 с.

35. Зайдес С.А., Исаев А.Н. Технологическая механика осесимметричного деформирования. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2007. 432 с.

36. Зайдес С.А., Вулых Н. Охватывающее упрочнение маложестких валов. Германия: LAP LAMBERT Academic Publiching, 2013. 233 с.

37. Зайдес С.А., Нго Као Кыонг Интенсификация напряженно-деформированного состояния в очаге деформации при стесненных условиях нагружения // Вестник ИрГТУ. 2015. № 7. С 55-59.

38. Зайдес С.А., Нго Као Кыонг Новые технологические возможности от-делочно-упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием// Наукоемкие технологии в машиностроении. 2017. №3 (69). С. 25-30.

39. Зайдес С.А., Нго Као Кыонг Оценка напряженного состояния при стесненных условиях локального нагружения // Упрочняющие технологии и покрытия. 2016. № 10. С. 6-9.

40. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. 541

с.

41. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация: Пер. с англ. М.: Мир, 1986. 318 с.

42. Изготовление стальных конструкций. Справочник под ред. В.М. Краснова. М: Стройиздат, 1978. 244с.

43. Инженерия поверхности деталей. А.Г. Суслов, В.Ф. Безъязычный, Ю.В. Панфилов и др. М: Машиностроение, 2008. 320с.:ил.

44. Калачев М.И. Деформационное упрочнение металлов. Минск: Наука, 1980. 255 с.

45. Каледин Б. А., Чепа П. А. Повышение долговечности деталей машин поверхностным деформированием. Минск: Наука и техника, 1974. 232 с.

46. Ковка и штамповка: Справочник/ т.3. Материалы и нагрев. Оборудование. Ковка / Е.И. Семенов и др. М.: Машиностроение, 1985. 384 с.

47. Колмогоров В.Л. Механика обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1986. 688 с.

48. Коновалов Е.Г., Сидоренко В.А. Чистовая и упрочняющая ротационная обработка поверхностей. Минск: Вышэйшая школа, 1968. 363 с.

49. Копылов Ю.Р. Динамика процессов виброударного упрочнения. Воронеж: Научная книга, 2011. 569 с.

50. Краус И., Трофимов. Метод рентгеновской тензометрии в технической диагностике металлических изделий //Современное машиностроение. Наука и образование: материалы междунар. науч. практ. конференции. СПб.:Изд-во по-литехн. ун-та. 2011. С. 278 - 283.

51. Кроха В.А. Упрочнение материалов при холодной пластической деформации. М.: Машиностроение, 1980. 157 с.

52. Кудрявцев И.В. Внутренние напряжения как резерв прочности в машиностроении. М.: Машгиз, 1951. 278 с.

53. Кудрявцев И.В. Материалы в машиностроении. Выбор и применение: Справочник в 5 т. М.: Машиностроение, 1967. 497 с.

142

54. Лахтин Ю.М. Металловедение и термическая обработка металлов: 3-е изд. М.: Машиностроение, 1983. 359 с.

55. Лебедев В.А. Эффективные технологии поверхностного пластического деформирования и комбинированной обработки/ под ред. А.В. Киричек. М.: Издательский дом «Спектр», 2014. 403 с.

56. Лурье А.И. Теория упругости. М.: Наука, 1970. 939 с.

57. Лурье Г.Б., Штейнберг Я.И. Упрочняющие-отделочная обработка рабочих поверхностей деталей машин поверхностным пластическим деформированием. М.: НИИМаш, 1971. 156 с.

58. Остаточные напряжения / С.С. Макаревич, Ж.А. Мрочек, Л.М. Кожу-ро и др. Мн.: УП «Технопринт», 2003. 352 с.

59. Мартыненко О.В. Исследование влияния напряженного состояния в зоне контакта на кинематику точек деформируемой поверхности при поверхностном пластическом деформировании роликами// Успехи современного естествознания. 2013. №7. С 63 - 65.

60. Маталин А.А. Технологические методы повышения долговечности деталей машин. Киев: Техника, 1971. 144 с.

61. Матяш В. И., Максимов В.В., Анкин А.В. Математическое моделирование формообразования деталей класса нежестких валов // Вестник машиностроения. 1997. №3. С.27-30.

62. Махалов М.С. Расчетные модели остаточных напряжений поверхностного слоя после упрочнения способами поверхностного пластического деформирования // Обработка металлов. 2012. №3. С 110-115.

63. Мяченков В.И., Мальцев В.П., Майборода В.П. Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов. М.: Машиностроение, 1989. 520 с.

64. Нго К.К., Зайдес С.А. Создание стесненных условий при локальном деформировании // Жизненный цикл конструкционных материалов: сб. тр. V Все-рос. науч.-техн. конф. с междунар. участием (г. Иркутск, 27-30 апреля 2015 г.). Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2015. С. 233 - 240.

143

65. Отений Я.Н. Формирование остаточных напряжений при обкатывании деталей роликом произвольного типа // Известия вузов. Машиностроение. 2006. № 1. С. 57-62..

66. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: Справочник. М.: Машиностроение, 1987. 328 с.

67. Папшев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием. М.: Машиностроение, 1978. 152 с.

68. Папшев Д.Д. Упрочнение деталей обкаткой шариком. М.: Машиностроение, 1968. 132 с.

69. Пат. № 2529335 РФ, В24В39/04. Ролик обкатной комбинированный / В.Ю. Блюменштейн, А.А. Кречетов, М.С. Махалов, О.А. Остание. Заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Кузбасский государственный технологический университет имени Т.Ф. Горбчаева». № 2013135796/02; заявл. 30.07.2013, опубл. 27.09.2014, Бюл. № 27.

70. Подпоркин, В. Г. Обработка нежёстких деталей. М.: Машгиз, 1959.

208с.

71. Полухин П.И. Сопротивление пластической деформации металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1983. 352 с.

72. Полухин П.И., Горелик С.С., Воронцов В.К. Физические основы пластической деформации. - М.: Металлургия, 1982. 584 с.

73. Поляк М.С. Технология упрочнения. В 2 т. Т. 2. М: Машиностроение, 1995. 688 с.

74. Попов Л.Е., Конева Н.А., Терешко И.В. Деформационное упрочнение упорядоченных сплавов. М: Металлургия, 1979. 256 с.

75. Пригоровский Н.И. Методы и средства определения полей деформаций и напряжения: Справочник. М.: Машиностроение, 1983. 248 с.

76. Приходько В.М., Петрова Л.Г., Чудина О.В. Металлофизические основы разработки упрочняющих технологий. М.: Машиностроение,2003. 384 с.

77. Проскуряков Ю.Г. Технология упрочняюще-калибрующей обработки

металлов. М.: Машиностроение, 1971. 207 с.

144

78. Пшибыльский В. Технология поверхностной пластической обработки: Пер. с польского. М.: Металлургия, 1991. 477 с.

79. Розенберг А.М., Розенберг О.А. Механика пластического деформирования в процессах резания и деформирующего протягивания. Киев: Наук. думка, 1990. 320 с.

80. Розенберг О.А. Механика взаимодействия инструмента с изделием при деформирующем протягивании. Киев: Наук. думка, 1981. 288 с.

81. Русаков A.A. Рентгенография металлов. М.: Атомиздат, 1977. 237 с.

82. Самуль В.И. Основы теории упругости и пластичности. М.: Высшая школа, 1970. 288 с.

83. Семенов Е.И. Ковка и штамповка. Т.2. М.: Машиностроение, 1985.

592 c

84. Сердюк О.В. Моделирование процесса деформирования поверхностного слоя при обкатке цилиндрическим роликом // Обработка материалов давлением. 2012. № 3 (32). С 15-18.

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

86. Смелянский В.М., Калпин Ю.Г., Баринов В.В. Исчерпание запаса пластичности металла в поверхностном слое деталей при обработке обкатыванием // Вестник машиностроения. 1990. № 8. С. 55-61.

87. Соколов И.А., Уральский В.И. Остаточные напряжения и качество металлопродукции. М.: Металлургия, 1981. 97 с.

88. Соколов И.А. Исследование остаточных напряжений I рода после обработки металла давлением: Автореф. дис. канд. техн. наук. Свердловск. 1967. 24 с.

89. Справочник по сопротивлению материалов. / Под. ред. Н.М. Беляева. М.: Наука, 1976. 607с.

90. Справочник технолога-машиностроителя. В 2 т. / Под ред. А.Г. Коси-ловой. М.: Машиностроение, 1973. 685с.

91. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением. М.: Машгиз, 1957. 324 с.

92. Суслов А.Г. Качество машин: справочник: в 2 т. Т.1 / А.Г.Суслов, Э.Д. Браун, Н.А. Виткевич и др. М.: Машиностроение, 1995. 256 с.

93. Суслов А.Г. Качество машин: справочник: в 2 т. Т.2 / А.Г.Суслов, Ю.В.Гуляев, А.М. Дальский и др. М.: Машиностроение,1995. 430 с.

94. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.: Машиностроение, 2000. 320 с.

95. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. М.: Машиностроение, 1987. 208 с.

96. Суслов А.Г., Дальский А.М., Научные основы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 2002. 684 с. с ил.

97. Технологические остаточные напряжения / А.М. Сулима, М.И. Евстигнеев, А.В. Подзей и др. М.: Машиностроение, 1973. 216 с.

98. Технология и инструменты отделочно-упрочняющей обработки деталей поверхностным пластическим деформированием: справочник: в 2-х томах. Т.1/ под общ. ред. А.Г. Суслова. М.: Машиностроение, 2014. 480 с.

99. Технология конструкционных материалов: учебник для вузов / Дальский А. М., Барсукова Т. М., Кременский И. Г. и др./ под общ. ред. А. М. Дальско-го - 6-е изд., испр. и доп. М. : Машиностроение, 2005. 592 с.

100. Технология поверхностной пластической обработки / В. Пшибыль-ский; Перевод с польского Г. Н. Мехеда; Под ред. А. Ф. Пименова. М.: Металлургия, 1991. 477 с.

101. Тимошенко С.П., Гере Дж. Механика материалов. М.: Изд-во Мир, 1976. 669 с.

102. Томсен Э., Янг Ч., Кобаяши Ш. Механика пластических деформаций при обработке металлов. М. Машиностроение, 1969. 503 с.

103. Третьяков А.В., Зюзин В.И. Механические свойства металлов и сплавов при обработке давлением. М.: Металлургия, 1973. 224 с.

104. Тушинский Л.И. Теория и технология упрочнения металлических сплавов. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1990. 306 с.

105. Улашкин А.П. Выбор отделочно-упрочняющих методов обработки (для повышения износостойкости деталей машин). Хабаровск: Изд-во Хабар. гос. техн. Ун-та, 1998. 103 с.

106. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. В 2 ч. 1 ч. М.: Машиностроение, 1974. 472 с.

107. Фридман, Я. Б. Механические свойства металлов: В 2 ч. 2 ч. М.: Машиностроение, 1974. 308 с.

108. Харди Т., Баромат С., Тордион М. Вдавливание жесткой сферы в упругопластическое полупространство // Механика. 1972. № 2. С. 41-53.

109. Хейфец С.Г. Аналитическое определение глубины наклепанного слоя при обработке роликами стальных деталей: ЦНИИТМАШ, кн. 49. М.: Машгиз, 1952. С. 74-93.

110. Цвик Л.Б. Применение метода конечных элементов в статике деформирования. Иркутск: Изд-во Иркутск. ун-та, 1995. 126 с.

111. Чепа П.А. Технологические основы упрочнения деталей поверхностным деформированием. Минск: Наука и техника, 1981. 128 с.

112. Чена П.А., Андрияшин В.А. Эксплуатационные свойства упрочненных деталей. Минск: Наука и техника, 1988. 192 с.

113. Чернышев Г.Н., Попов А.Л., Козинцев В.М., Пономарев И.И. Остаточные напряжения в деформируемых твердых телах. М: Наука. Физматлит, 1996. 240с.

114. Черняк Н.И. Механические свойства стали в области малых пластических деформаций. Киев: Изд-во АН УССР, 1962. 104 с.

115. Чиченев Н.А., Кудрин А.Б., Полухин П.И. Методы исследования процессов обработки металлов давлением. М.: Металлургия, 1977. 311 с.

116. Щедрин А.В., Козлов А.Ю., Кострюков А.А. Совершенствование охватывающего поверхностного пластического деформирования за счет регуляри-

зации микрогеометрии поверхности обрабатываемой заготовки // Упрочняющие технологии и покрытия. 2017. № 4. С. 162-168.

117. Э.В. Рыжов, А.Г. Суслов, В.П. Федоров. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин. М. Машиностроение, 1979. 176 с.

118. Эшби М., Джонс Д. Конструкционные материалы. Полный курс. Долгопрудный: Интеллект, 2010. 672 с.

119. Ящерицын П.И., Минаков А.П. Упрочняющая обработка нежёстких деталей в машиностроении. Минск: Наука и техника, 1986. 215 с.

120. Колод Л.П. Технологическое обеспечение точности нежестких деталей // Повышение качества озготовления деталей машин методами отделочно-упрочняющей обработкой. Тез. докл. конф., Пенза. 1991. C. 19-20.

121. Dimarogonas A.D. Dynamic instability of shafts during machining // Journal of Sound and Vibration. 1986, Т. 108, no 2, pp. 181-189.

122. Konig H. Glattwalzen. Stuttgart: Das Industrieblat, 1954, 220 p.

123. Viktor Hauk. Structural and residual stress analysis by nondestructive methods: evaluation, application, assessment. Amsterdam: Elsevier Science B.V, 1997, 640 p.

124. Totten G., Howes M., Inoue T. Handbook of Residual Stress and Deformation of Steel. USA: ASM International, Materials Park, Ohio, 2002, 500 p.

ПРИЛОЖЕНИЕ А Список сокращений и условных обозначений

И - глубина наклепа;

И - глубина отпечатка;

ё - диаметр отпечатка;

D - диаметр вдавливаемой сферы;

Ицо, Иц - микротвердость исходная и после упрочнения;

АИц - степень упрочнения;

ИЯВ, ИКС - твердость по Роквеллу;

ИВ - твердость по Бринеллю;

р - плотность дислокаций;

р 0 - начальная плотность дислокаций;

Ь - длина линий дислокаий;

V - объем кристалла;

О - модуль сдвига;

а - параметр междислокационного взаимодействия;

бг0 - напряжение трения кристаллической решетки;

т - ориентационный множитель;

Ь - вектор Бюргерса дислокации;

Е - модуль упругости;

ц - коэффициент Пуассона;

Ет - модуль упрочнения;

ат - предел текучести;

П - коэффициент трения;

аь а2, а3 - главные напряжения;

- главные деформации; - эквивалентная деформация; хэкв - эквивалентное напряжение по Мизесу; аост - остаточное напряжение; (О ст - остаточное напряжение по оси х; ХуСт - остаточное напряжение по оси у, г;

1в - длина и высота упругопластической волны; X - глубина внедрения инструмента (величина натяга); Я - радиус шара; Б - внешняя сила; в - угол действующей силы;

- размер куба; Япр - профильный радиус ролика; Бз - диаметр заготовки; пз - частота вращения заготовки; б - подача ролика;

пинс - частота вращения инструмента;

хвр - временное напряжение;

хЭКСТ - остаточное эквивалентное напряжение;

авр ' , х° ст - радиальное временное и остаточное напряжение;

афр ' , х°ст - тангенциальное временное и остаточное напряжение;

авр ' , хО ст - осевое временное и остаточное напряжение;

Рк - контактное давление;

хв - напряжение в вершине волны;

хА - напряжение в точке контакта ролика с внеконтактной волной;

150

X - длина волны рентгеновского изучения;

ъ - межплоскостное расстояние;

у - угол дифракции лучей;

,/, - межплоскостные расстояния кристаллической решетки для недеформи-рованного и деформированного материала;

9 0 , 9р ,/ — углы Вульфа-Брегга для недеформированного и деформированного материала;

< - азимутальный угол;

у - угол между нормалями к поверхности образца и к плоскости кристаллической решетки (ИЫ);

Яа - среднее арифметическое отклонение профиля;

Яъ - высота неровностей профиля по 10 точкам;

Р - степенью относительного обжатия;

Л @ - величина абсолютного обжатия;

4 - длина калибрующей зоны;

Ид - интенсивность износа диаметра вала;

Бн - диаметр образцов до изнашивания;

- диаметр образцов после изнашивания; / - прогиб вала;

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Статистическая обработка результатов эксперимента

Для оценки точности результатов эксперимента необходимо выполнить статистическую обработку данных. Последовательность выполнения заключается в следующих этапах:

1. Определение среднего арифметического значения или математического ожидания:

N

1 "

X

N

¿=1

где X - среднее арифметическое из N измерений, N - число измерений, х - результат единичного измерения.

2. Определение средней квадратичной ошибки Б:

N

5 = М

N

— ^ ( х* -х) :

N

¿=1

3. Определение грубых ошибок статистического ряда с помощью правила трех сигм: разброс случайных величин от среднего значения не должен превышать

х = х + ЯЯ

лмак,мин л —

При обнаружении грубых ошибок и промахов отбрасывают его и проводят аналогичным путем вторую обработку данных.

4. С применением коэффициента Стъюдента 1 определяют доверительный интервал у, внутри которого находится истинное значение определяемой величины хд.

у = ±7г

хд = X ± у,

где 1 - коэффициент Стъюдента, у - доверительный интервал.

5. Оценивают относительную погрешность результатов серии измерений при заданной доверительной вероятности:

£отн = 1 0 0 (О/о) .

В качестве примера статистической обработки выполнена оценка точности определения микротвердости на глубине 30 мкм от поверхности образца после обкатывания двухрадиусным роликом при режиме: пз=100 мин-1, пинс=1200 мин-1, 1 = 0,2 мм, б = 0,05 мм/об. Результаты измерений и расчета приведены в таблице 1. Таблица 1 - Статистическая обработка результатов измерения микротвердости Нц, МПа

Число измерений Значение микротвердости Нц, МПа X1 X ( X - х) 2 Средняя квадратичная ошибка Б

1 3154 14,5 210,25 Б = 26,078

2 3159 19,5 380,25

3 3088 -51,5 2652,25

4 3124 -15,5 240,25

5 3174 34,5 1190,25

6 3110 -29,5 870,25

7 3145 5,5 30,25

8 3132 -7,5 56,25

9 3159 19,5 380,25

10 3150 10,5 110,25

N = 10 х = 3139,5 X = 6120,5

Пользуясь правилом трех сигм, вычисляем допустимый разброс случайных величин:

хМак,миН = X ± 3Б = 3139,5 ± 3. 26,078 = 3217,7 - 3061,3 т.е. грубой ошибки в ряде измерения нет.

В технических расчетах обычно принимают доверительную вероятность Р = 0,95, по справочным таблицам находим значение коэффициента Стъюдента 1 =1,833. Получив критерий Стъюдента 1, вычисляем доверительный интервал у = + 1 5 , 1 2 и истинное значение определяемо величины хд = 3139,5±15,12.

Относительная погрешность результатов измерений вычисляется:

£отн = У.1 00 = 0,48 %

х

Результаты статистической обработки экспериментальных данных сводят в заключительную таблицу 2.

Таблица 2 - Результаты статистической обработки экспериментальных данных измерений микротвердости образца

N X Б У 0,95 Хд ^•отн, %

10 3139,5 26,078 15,12 3139,5±15,12 0,48

Аналогично выполнена статистическая обработка для оценки точности определения шероховатости образца после обкатывания двухрадиусным роликом при режиме: пз=100 мин-1, пинс=1200 мин-1, 1 = 0,2 мм, б = 0,05 мм/об. Результаты измерений и расчета приведены в таблицах 3, 4.

Таблица 3 - Статистическая обработка результатов измерения шероховатости Яя, мкм

Число Значение Средняя

измерений шероховатости Яа, X1 X ( х^ - х) 2 квадратичная

мкм ошибка Б

1 0,15 -0,001 1Е-06 Б = 0,0145

2 0,13 -0,021 0,000441

3 0,15 -0,001 1Е-06

4 0,17 0,019 0,000361

5 0,16 0,009 8,1Е-05

6 0,16 0,009 8,1Е-05

7 0,14 -0,011 0,000121

8 0,13 -0,021 0,000441

9 0,15 -0,001 1Е-06

10 0,17 0,019 0,000361

N = 10 х = 0,151 X = 0,002

Таблица 4 - Результаты статистической обработки экспериментальных

данных измерений шероховатости образца

N X Б У 0,95 Хд ^•отн, %

10 0,151 0,0145 0,008 0,151±0,008 5,29

ПРИЛОЖЕНИЕ В

Акт внедрения результатов диссертационной работы

УТВЕРЖДАЮ

АКТ

о внедрении в учебный процесс результатов научно-исследовательской работы аспиранта кафедры машиностроительных технологий и материалов

Нго Као Кыонг

Результаты диссертационного исследования по теме «Повышение качества маложестких валов поверхностным пластическим деформированием в стесненных условиях» выполненного на кафедре машиностроительных технологий и материалов внедрены в учебном процессе по направлению 15.03.01 - машиностроения на основании решения кафедры (протокол № 1 от 12. 09. 2017

Полученные результаты включены в учебные курсы «Технология конструкционных материалов», «Свойства материалов и повреждения конструкций», «Технология машиностроения». Разработаны технологические рекомендации для выполнения лабораторных работ по упрочняющей обработке

По учебным курсам «Технология машиностроения» и «Отделочно-упрочняющая обработка ППД» подготовлен лекционный материал, демонстрирующий новые технологические резервы для повышения качества поверхностного слоя деталей машин.

г.).

ППД.

Директор института АМиТ

/

/ Р.Х. Ахатов

Заведующий кафедрой МТМ

/ С.А. Зайдес