Целью работы является оптимизация технологического процесса обработки деталей для обеспечения требуемого качества поверхностного слоя при использовании динамических методов поверхностного пластического деформирования (ППД). Предмет исследования — процесс формирования параметров поверхностного слоя, которые обеспечиваются рациональными режимами обработки ППД. В статье представлены уточненные зависимости для определения глубины упрочненного слоя, сте-пени упрочнения и шероховатости поверхностного слоя. На основании данных зависимостей разработана методика аналитического прогнозирования параметров качества поверхностного слоя деталей. Указанные зависимости получили экспериментальную проверку и могут быть использованы для проектирования высокоэффективных, экономичных технологических про-цессов обработки динамическими методами ППД. Отмечена важность процесса оптимизации технологических процессов по критерию обеспечения долговечности обрабатываемых деталей. Представлена блок-схема алгоритма оптимизации процесса обработки динамическими методами ППД.
оптимизация технологического процесса, динамические методы поверхностного пластического деформирования, упрочнение поверхности, степень деформации, шероховатость.
Современное представление о технологии машиностроения сформировалось на основе исследований и разработок многих поколений отечественных и зарубежных ученых. Это способствовало становлению отрасли и требовало изучения соответствующих технических закономерностей — в частности, для обеспечения требуемого качества поверхностного слоя деталей и снижения затрат на их изготовление [1].
Очевидно, что долговечность и надежность выпускаемой продукции во многом обусловлена именно состоянием поверхностного слоя деталей. В процессе изготовления и эксплуатации изделий формируются микротрещины, остаточные напряжения, может происходить коррозионное разрушение, износ трущихся поверхностей, изменение структуры, фазового и химического составов. В настоящее время существует большое количество методов обработки, изменяющих состояние и свойства поверхностного слоя. Один из наиболее универсальных и экономичных методов упрочняющей обработки — поверхностное пластическое деформирование (ППД) [2], которое, в свою очередь, может быть статическим, динамическим и комбинированным. Достаточно широко распространены динамические методы ППД, характеризующиеся ударным дискретным приложением деформационного усилия (ударная обработка элементами с направленной траекторией, ударная обработка свободными элементами, ударная обработка полужесткими элементами, чеканка). Применение динамических методов ППД на финишных этапах обработки положительно сказывается на качестве поверхностного слоя деталей.
Основные преимущества обработки методами поверхностного пластического деформирования [3]:
— необходимое с точки зрения эксплуатации распределение остаточных напряжений в поверхностном слое;
— минимальное значение высотных параметров шероховатости поверхности;
— равномерная мелкозернистая структура;
— целостность волокон металла;
— упрочнение поверхностного слоя.
Следует отметить, что перечисленные преимущества обработки положительно сказываются на таких эксплуатационных свойствах, как: коррозионная устойчивость, контактная жесткость, износостойкость, усталостная долговечность [4].
1. Rajendran, R. Strain hardening exponents and strength coefficients for aeroengine isotopic metallic materials — a reverse engineering approach / R. Rajendran, C.-V. Raman Nagar // Gas Turbine Research Establishment. — 2014. — № 2 — P. 1–2.
2. Tamarkin, M. A. Surface-layer quality in shot treatment / M. A. Tamarkin, E. E. Tishchenko, V. G. Lebedenko // Russian Engineering Research — 2010. — Vol. 30, № 2. — P. 144–148.
3. Шведова, А. С. Повышение эксплуатационных свойств деталей при обработке динамическими методами поверхностного пластического деформирования / А. С. Шведова // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. — 2015. — № 1 (80). — С. 114–120.
4. Лебедев, В. А. Классификация и физико-технологические аспекты динамических методов поверхностно-пластического деформирования / В. А. Лебедев // Вестник Дон. гос. техн. ун-та. — 2011. — Т. 11. — № 6 (57). — С. 884–891.
5. Технологические основы оптимизации отделочно-упрочняющей обработки деталей в гранулированных рабочих средах / М. А. Тамаркин [и др.] // Упрочняющие технологии и покрытия. — 2015. — № 11. — С. 12–16.
6. Дрозд, М. С. Инженерные расчеты упругопластической контактной деформации / М. С. Дрозд, М. М. Матлин, Ю. И. Сидякин. — Москва : Машиностроение, 1986. — 224 с.
7. Сидякин, Ю. И. Разработка методов расчета упругопластических контактных деформаций в процессах упрочнения деталей поверхностным пластическим деформированием : автореф. дис. … докт. техн. наук / Ю. И. Сидякин. — Москва, 2002. — 34 с.
8. Повышение прочности и долговечности крупных деталей машин поверхностным наклепом / И. В. Кудрявцев [и др.]. — Москва : НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 1970. — 144 с.
9. Тищенко, Э. Э. Повышение эффективности отделочно-упрочняющей центробежно-ротационной обработ-ки : дис. … канд. техн. наук / Э. Э. Тищенко. — Ростов-на-Дону, 2004. — 151 с.
10. Грубый, С. В. Оптимизация процесса механической обработки и управление режимными параметрами / С. В. Грубый. — Москва : Из-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2014. — 149 с.
11. Тамаркин, М. А. Теоретические основы оптимизации процессов обработки деталей свободными абразива-ми : дис … докт. техн. наук / М. А. Тамаркин. — Ростов-на-Дону, 1995. — 285 с.
