По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.789 (031) DOI:10.33920/pro-2-2303-01

Мониторинг влияния вибрационного воздействия на состояние поверхностного слоя конструкционных сталей с оценкой их механических и эксплуатационных характеристик

Гадалов B. H., д-р техн. наук, профессор, Юго-Западный государственный университет, Курск, 305040, Курск, ул. 50-летия Октября, д. 94, e-mail: Gadalov-VN@yandex.ru
Губанов О. М., канд. техн. наук, руководитель проектов по разработке новых видов продукции группы компаний (НЛМК), ПАО «Новолипецкий металлургический комбинат», Липецк, 398040, Липецк, площадь Металлургов, д. 2, e-mail: gubanov_oleg8@mail.ru
Петренко В. Р., д-р техн. наук, профессор, Воронежский государственный технический университет, Воронеж, 394043, Воронеж, ул. Ленина, д. 86, e-mail: petrenko@vorstu.ru
Филонович А. В., д-р техн. наук, профессор, Юго-Западный государственный университет, Курск, 305040, Курск, ул. 50-летия Октября, д. 94

Представлены результаты исследования интенсивности и глубины упрочнения, возникающего при виброобработке методом замера микротвердости. Улучшение качества поверхностного слоя приводит к повышению износостойкости, сопротивления усталости металла и, следовательно, к повышению надежности и долговечности деталей машин.

Литература:

1. Бабичев, А.П. Вибрационная обработка деталей. — М.: Машиностроение, 1974. — 134 с.

2. Бабичев, А.П. Исследование технологических основ процесса обработки деталей в среде колеблющихся тел с использованием низкочастотных вибраций. Дис. … д-ра техн. наук. — Ростов-на-Дону, 1975. — 462 с.

3. Гончаревич, И.Ф. Теория вибрационной техники и технологии / И. Ф. Гончаревич, К. Ф. Фролов. — М.: Наука,1981. — 320 с.

4. Жасимов, М. М. Управление качеством деталей при поверхностном пластическом деформировании. — Алма-Ата: Наука. — 205 с.

5. Одинцов, Л. Г. Упрочнение и отделка поверхностным пластическим деформированием: справочник. — М.: Машиностроение, 1987. — 328 с.

6. Гудушаури, Э. Г. Теория вибрационных технологических процессов при некулоновом трении / Э. Г. Гудушаури, Г. Я. Пановко. — М.: Наука, 1988. — 144 с.

7. Балицкий, Ф.Я. Современные средства и методы вибрационной диагностики машин и конструкций / Ф. Я. Балицкий, М.Д. Генкин, М.А. Иванова и др. — М.: МЦНТИ,1990. — 114 с.

8. Пшебыльский, В.П. Технология поверхностно-пластической обработки. — М.: Металлургия,1991. — 476 с.

9. Ширман, А. Р. Практическая вибродиагностика и мониторинг состояния механического оборудования / А. Р. Ширман, А. Б. Соловьёв. — М.: Наука, 1996. — 276 с.

10. Смелянский, В. М. Механика упрочнения деталей поверхностнопластическим деформированием. — М.: Машиностроение, 2002. — 300 с.

11. Зайдес, С.А. Поверхностное пластическое деформирование / С.А. Зайдес, В.А. Забродин, В. Г. Мураткин. — Иркутск: Изд-во ИГТУ, 2002. — 304 с.

12. Розенберг, Г.Ш. Вибродиагностика / Г.Ш. Розенберг, Е.З. Мадорский / Под ред. Г. Ш. Розенберга. — СПб.: ПЭИПК, 2003. — 284 с.

13. Киричек, А. В., Соловьёв, Д. Л., Лазуткин, А. Г. Технология и оборудование статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием. — М.: Машиностроение, 2004. — 288 с.

14. Бутенко, В.И. Локальная отделочно-упрочняющая обработка поверхностей деталей машин. — Таганрог: ТРТУ, 2006. — 126 с.

15. Гадалов, В.Н. Петренко, В. Р., Павлов, И.В. Лабораторный практикум по материаловедению и металловедению сварки. — Воронеж: ВГТУ, 2006. — 331 с.

16. Бабичев, А.П. Основы вибрационной технологии: 2-е изд., перераб. и доп. / А.П. Бабичев, И.А. Бабичев. Ростов-на-Дону: Издательский центр ДГТУ, 2008. — 694 с.

17. Иванов, В. В. Вибрационные механохимические методы нанесения покрытий (цинкование). — Ростов-на-Дону: Издательский центр ДГТУ, 2010. — 124 с.

18. Гадалов, В.Н. Влияние виброобработки на микротвердость и сопротивление усталости конструкционных сталей / В.Н. Гадалов, Ю. В. Скрипкина, Т.Н. Розина и др. // Заготовительные производства в машиностроении. — 2011. — №12. — С. 36–38.

19. Копылов, Ю.Р. Динамика процессов виброударного упрочнения: монография. — Воронеж: ИПЦ «Научная книга», 2011. — 569 с.; ил.

20. Ежелев, А. Е. Анализ способов обработки поверхностно-пластическим деформированием / А.В. Ежелев, И. Н. Бобровский, А. А. Лукьянов // Фундаментальные исследования. — 2012. — №6–3. — С. 642–646.

21. Дель, Г.Д. Определение напряжений в пластической области по распределению твердости. — М.: Машиностроение, 1971. — 200 с.

22. Блюменштейн, В.Ю. Механика технологического наследования как научная основа проектирования сложнопрофильных инструментов для упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием // Наукоемкие технологии машиностроения. — 2017. — № 8. — С. 7–16.

23. Зайцев, С.А. Новые способы поверхностного пластического деформирования при изготовлении деталей машин // Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. — 2018. — Т. 16, № 3. — С. 129–139.

24. Иванов, В.В. Анализ методов формирования вибрационных механохимических покрытий / В.В. Иванов, Д.С. Загутин, С.И. Попов и др. // Вестник Кузбасского госуд. технич. ун-та. — 2018. — №5. — С. 106–113.

25. Гадалов, В.Н. Структурные закономерности изменения акустических характеристик и разработка акустического критерия предельного состояния металлических сплавов / В.Н. Гадалов, С. В. Сафонов, С.Н. Кутепов и др. // Известия Тульского государственного университета. Технич. науки. — 2020. — № 12. — С. 361–368.

26. Гадалов, В.Н. Материаловедение и металловедение сварки: учебник для вузов / В.Н. Гадалов, В.Р. Петренко, С.В. Сафонов и др. — Москва; Вологда: Инфра-Инженерия, 2021. — 308 с.

27. Гадалов, В. Н. Применение поляризационно-оптического метода для оценки напряжений в неоднородных моделях наплавленных комбинированных покрытий / В.Н. Гадалов, Ю.В. Скрипкина, И.А. Макарова, О.М. Губанов // Сварка и диагностика. — 2021. — №2. — С. 25–29.

28. Гадалов, В.Н. Идентификация размеров дефектов при вихретоковом контроле / В.Н. Гадалов, О. М. Губанов, А. В. Филонович, И. В. Ворначева // Справоник. Инженерный журнал с прилож. — 2021. — №11 (296). — С. 16–19.

29. Гадалов, В.Н. Обзор композиционных меаллополимеров, упрочненных нано- и ультрадисперсными частицами / В.Н. Гадалов, О.М. Губанов, И.В. Ворначева, В.Р. Петренко, И.А. Макарова // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2021. — Т. 17, № 9 (217). — С. 424–432.

30. Шишкина, А. П. Технологические особенности виброотделки сложнопрофильных деталей гранулированными средами из природных материалов. Дис.…к. т.н. — Ростов-наДону, 2021. — 166 с.

31. Губанов, О. М. Мониторинг кинетических закономерностей износа внутренних поверхностей оборудования в условиях интенсивной коррозии с применением разных рабочих сред / О. М. Губанов, В.Н. Гадалов, А. В. Филонович и др. // Справочник. Инженерный журнал с приложением. — 2022. — №6. — С. 48–53.

32. Гадалов, В. Н., Кутепов, С. Н., Петренко, В. Р., Калинин, А.А. Оценка повреждаемости деталей насосов бурового оборудования в режиме их эксплуатации // Известия ТулГУ. Технич. науки. — 2022. — Вып. 10. — С. 492–498.

33. Гадалов, В. Н., Кутепов, С. Н., Петренко, В. Р., Калинин, А.А. Мониторинг особенностей формирования соединения тонкостенных конструкций из листовых титановых сплавов диффузионной сваркой // Известия ТулГУ. Технич. науки. — 2022. — Вып. 12. — С. 639–642.

34. Гадалов, В. Н., Кутепов, С. Н., Панов, В. В., Гвоздев, А. Е., Калинин, А. А. Изучение структурного состояния, свойства и качество многослойных панелей из титановых сплавов после лазерной обработки // Известия ТулГУ. Технич. науки. — 2022. — Вып. 12. — С. 660–664.

35. Гадалов, В. Н., Кутепов, С. Н., Губанов, О. М., Калинин, А. А. Мониторинг получения качественного диффузионного соединения изделий из сталей и жаропрочных сплавов на никелевой основе с применением промежуточной прослойки, изготовленной на элементах технологии шелкографии // Известия ТулГУ. Технич. науки. — 2022. — Вып. 12. — С. 691–694.

36. Губанов, О. М. Изучение влияния комбинированной обработки на структуру и свойства электроискровых покрытий на низкоуглеродистой стали самофлюсующимся спецэлектродом / О. М. Губанов, В.Н. Гадалов, А. В. Филонович и др. // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2022. — Т. 18, № 12 (216). — С. 566–571.

37. Гадалов, В. Н. Технология и оборудование, металловедение спеченного титана и его сплавов. Синтез, структура, фазовый состав, свойства, применение / В.Н. Гадалов, В.Р. Петренко, О.М. Губанов и др. — М.: АРГАМАК — МЕДИА, 2022. — 272 с.

38. Киричек, А.В. Исследование комбинированного упрочения волновым деформационным воздействием и термообработкой стали 30ХГСА / А. В. Киричек, Д.Л. Соловьёв, С.А. Силантьев и др. // Упрочняющиеся технологии и покрытия. — 2022. — Т. 18, № 11 (215). — С. 524–528.

39. ГОСТ Р ИСО 20816‑1‑2021. Вибрация. Измерения вибрации и оценка вибрационного состояния машин. Часть 1. Национальный стандарт РФ. — М.: Российский институт стандартизации, 2022. — 35 с.

Одним из востребованных и эффективных методов повышения долговечности и надежности изделий машиностроения в отделочно-упрочняющей обработке является поверхностное пластическое деформирование (ППД), основанное, в частности, на вибрационном воздействии и родственных процессах [1–39]. Для повышения надежности и безопасности машин и механизмов, а также снижения затрат на их эксплуатацию активно применяются системы мониторинга состояний и диагностики [7, 9, 12, 20, 24, 26, 31–33,35,39]. Диагностика предназначена для оценки работоспособности объектов машиностронния — степени накопления в них поврежденности и различных видов дефектов, проведения технического обслуживания или ремонта по фактическому состоянию на основе углубленного контроля с использованием данных мониторинга.

Системы мониторинга состояния и диагностики предусматривают прогнозирование срока службы состояния изделия, что позволяет, с одной стороны, предотвращать внезапные отказы в работе, с другой — планировать техническое обслуживание или ремонт.

Известно, что на качество микрогеометрии и физико-механические свойства поверхностного слоя деталей в значительной степени влияют операции окончательной обработки. В связи с этим исследование и разработка процессов, способствующих созданию оптимальных свойств в поверхностных слоях, являются актуальными.

К числу таких процессов относится и вибрационная обработка деталей в различных средах, обеспечивающая изменение шероховатости и физикомеханических свойств поверхностных слоев. Широкие технологические возможности этого метода в сочетании с высокой производительностью на шлифовально-полировальных операциях ставят его в число наиболее актуальных и перспективных методов обработки и упрочнения деталей машин.

В процессе вибрационной обработки частицы рабочей среды вступают в динамический контакт с обрабатываемой деталью и наносят множество ударов по ее поверхности, В результате этих ударов происходит процесс микрорезания. Если частицы рабочей среды имеют острые кромки (например, металлическая стружка или бой абразивных кругов) или пластическое деформирование, если частицы рабочей среды гладкие (например, стальные закаленные шарики или ролики).

Для Цитирования:
Гадалов, Губанов, Петренко, Филонович, Мониторинг влияния вибрационного воздействия на состояние поверхностного слоя конструкционных сталей с оценкой их механических и эксплуатационных характеристик. Главный механик. 2023;3.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: