Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование оборудования для технологического процесса виброударного упрочнения. Учебное пособие
.pdf
Микрон-0,2 имеет аналоговый и цифровой выходы. Аналоговый выход через блок управления самописцем соединен с первым
каналом самописца, а цифровой – с ЭВМ БК-0010-01.
БРП представляет систему аппаратно-программного комплекса на базе ЭВМ БК—0010-01. Система предназначена для снятия
показаний измерителя деформации Микрон-0,2 и ввода их в ЭВМ с
последующим вычислением и регистрацией ОН.
В состав БРП входят
информационно-вычислительное устройство БК-0010-01
блок питания
видеомонитор
магнитофон
печатающее устройство.
Работа стенда. Для определения ОН в какой-либо детали из
нее вырезают образец нужных размеров. Все поверхности образца,
кроме исследуемой, и детали приспособления, погружаемые в электролит, защищают химически стойким покрытием. В ЭВМ считывают программу расчета ОН, вводят исходные данные образца. Образец погружают в электролит. Нажатием клавиши ЭВМ "Пробел"
запускают процесс определения ОН. Процесс запускается автоматически в два этапа включается ток поляризации, а затем после
установления анодного потенциала, определяемого временем задержки, запускается отсчет времени травления и измерения деформации.
Режим работы стенда в основном автоматический. Вручную
вводят исходные данные, взвешиванием определяют массу образца
до и после травления и погружают образец в электролит. Определение тока травления, времени травления заданных толщин с ОН,
измерение деформации, регистрация результатов измерений и расчета, окончание процесса и извлечение образца из электролита,
коррекция по фактическому коэффициенту выхода по току осуществляется в автоматическом режиме.
61
Окончание процесса задается количеством снятых слоев об-
22
0
2
0
84
1 2 3 1
4,
i
i i B B
By
a
i i i
E h E
a a f E
l l K
df
h a a h a f a f d
da
разца (количеством измерений) после перехода остаточных напряжений через нуль. Окончание процесса сопровождается звуковой и
световой сигнализацией, на экране монитора высвечивается "Процесс окончен".
Результаты измерений и расчета представляются в виде протокола испытаний.
На печать выводятся
таблица исходных данных
текущее значение ОН – i (МПа), толщина снятого слоя – a
(мм), деформация – fi (мм), время Тi (с)
график = f (a)
а – глубина залегания
– максимальное значение ОН
max
max
– среднее значение ОН на глубине 0,2 мм
ср
а0 – глубина слоя, на котором ОН переходят через ноль.
Для получения достоверных данных из каждого технологического образца вырезались по четыре пластинки, на которых определялись остаточные напряжения. Затем результаты измерений
подвергались статистической обработке.
ОН в пластинках определяются методом полосок по формуле
i
(4.1)
где Е – модуль упругости материала образца, МПа h – толщина,
мм lВ – длина базы измерения кривизны образца, мм аi –
толщина удаленного слоя, мм fB – прогиб образца при вырезке из пластины, мм В – относительное удлинение образца при вырезке из пластинки – коэффициент Пуассо-
62
на Ку – коэффициент усиления деформации для принятой
метрологической схемы измерения деформации образца.
Определение производной и интеграла в формуле (4.1) осуществляется приближенно с помощью параболической аппроксимации.
Методика исследований упрочнения
поверхностного слоя
Замеры микротвердости по Виккерсу на упрочненных образцах проводились на приборе ПМТ-3М с применением системы
компьютерного анализа изображений "SIAMS 600" послойно на
микрошлифах, изготовленных под углом 1415º к поверхности образца с шагом по глубине 0,12 мм, и на продольно-поперечных
микрошлифах с шагом 50 мкм от поверхности до 1 мм, далее через
каждые 100 мкм. Общий вид прибора представлен на рис. 4.3, образцов – на рис. 4.4.
Рис. 4.3 Общий вид прибора для измерения микротвердости
63
а)
б)
Рис. 4.4. Образцы для измерения микротвердости:
а – косой шлиф; б – продольно-поперечный шлиф
64
Измерение размеров отпечатка может производиться двумя
способами обжатие отпечатка линиями и оконтуривание
отпечатка.
При выборе режима «обжатие отпечатка линиями» имеются
четыре линии, две горизонтальные и две вертикальные. С помощью
мышки необходимо установить линии так, чтобы они касались углов отпечатка. Замер каждого отпечатка производится три раза.
Для производства анализа изменения микротвердости по глубине нужно задать шаг смещения по осям X и Y.
Обработка результатов производится по всем проанализированным полям зрения. Параметр субъекта обработки – доверительная вероятность, с которой вычисляется доверительный интервал
случайной погрешности определения значений микротвердости.
Установленное значение – 0,95 (95%).
Программный комплекс SIAMS позволяет определить по серии изображений значение микротвердости по Виккерсу
среднее значение;
минимальное значение;
максимальное значение;
среднее квадратичное отклонение значений;
граница случайной погрешности определения значений
микротвердости.
В отчет кроме перечисленных параметров попадает также
протокол измерений, с помощью которого можно производить анализ измерения микротвердости по глубине (профиль). Протокол со-
держит для каждого поля зрения
смещение по X (dx);
смещение по Y(dy);
значение микротвердости на индивидуальном поле зрения.
Для получения каждого отпечатка выбирается нагрузка из
списка массы гирьки (в граммах) и один из масштабов 100, 200, 400
или 800%.
65
4.2. Влияние основных технологических параметров
эф
k
эф
k
эф
k
Номер образца
эф
k
1
0,00013
2
0,00015
3
0,00017
на шероховатость обработанной поверхности
Определение коэффициента эффективности
для формирования профиля шероховатости
Для использования зависимости (2.26) при технологических
расчетах, необходимо оценить величину коэффициента эффективности, который будет зависеть от влияния соседних шариков и потерь энергии в их среде. Для определения величины
была про-
ведена серия экспериментов по обработке образцов из алюминиевого сплава АВТ1, результаты которых представлены в табл. 4.1.
Для проведения дальнейших расчетов примем величину
= 0,00015.
Таблица 4.1
Расчетные значения величины
при обработке образцов
Исследование шероховатости
обработанной поверхности
Для проверки адекватности полученной модели проведены
комплексные исследования влияния технологических параметров и
свойств материала детали на шероховатость обработанной поверхности.
Результаты сравнения теоретических расчетов и экспериментальных исследований представлены на рис. 4.5-4.7.
66
1.5 2 2.5 3.0 3.5 4 4.5
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
Ra
уст
х10-6,м
0.55
0.6
Rx10
-3
, м
2 3 4 5 6 7 8
9
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
Ra
уст
х10-6,м
Aх10-3, м
Рис. 4.5. Влияние радиуса шарика
на установившуюся шероховатость обработанной поверхности:
––––– – теоретическая кривая; – экспериментальные данные
Рис. 4.6. Влияние амплитуды колебаний
на установившуюся шероховатость обработанной поверхности:
––––– – теоретическая кривая; – экспериментальные данные
67
10 11 12 13 14 15 16 17
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
Ra
уст
х10-6,м
18
19 20
0.55
0.6
0.65
0.7
,
Гц
Рис. 4.7. Влияние частоты колебаний
на установившуюся шероховатость обработанной поверхности:
––––– – теоретическая кривая; – экспериментальные данные
Анализируя результаты сравнения теоретических расчетов и
экспериментальных исследований, приведенные на рис. 4.5-4.7,
можно сделать вывод, что они отличаются в пределах 15-20%, зависимость (2.26) является адекватной и может быть использована
для технологических расчетов при ВиОУО деталей на однокоординатных вибрационных станках.
Комплексные исследования других параметров установившейся шероховатости обработанной поверхности позволяют отметить, что средний радиус вершин и впадин профиля в ряде случаев
достигает 1-2 мм.
На рис. 4.8 представлены нормированные корреляционные
функции профиля шероховатости обработанной поверхности, полученной на различных участках лонжерона. Анализируя эти ри-
68
сунки, можно сделать вывод, что профиль установившейся шероховатости поверхности имеет случайный, нерегулярный вид.
На рис. 4.9 представлены кривые опорной поверхности установившейся шероховатости обработанных деталей, полученные на
различных участках лонжерона. Анализируя представленные кривые, можно сделать вывод, что их начальные участки имеют значительную прочность опорной поверхности, что позволяет прогнозировать высокие эксплуатационные свойства обработанной поверхности.
а)
б)
Рис. 4.8. Корреляционная функция профиля шероховатости обработанной поверхности:
а – профили дужек, наружная поверхность – верх; б – наружная поверхность – носик
а) б)
Рис. 4.9. Кривая опорной поверхности после ВиОУО:
а – профиль дужек, наружная поверхность; б – наружная поверхность – носик
69
4.3. Влияние основных технологических параметров
0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4
250
200
150
100
50
0
50
0.45
0
, МПа
a, мм
на остаточные напряжения
Остаточные напряжения в поверхностном слое оказывают
влияние на такие показатели эксплуатационных свойств деталей
машин, как усталостная долговечность, усталостная прочность, износостойкость и др. Как правило, они формируются в процессе
технологических операций обработки детали. Поэтому при проектировании технологических процессов важно уметь проектировать
распределение остаточных напряжений. Однако постановка такого
вопроса в настоящее время является преждевременной, ввиду отсутствия удовлетворительных решений задач расчета остаточных
напряжений в зависимости от технологических параметров процесса обработки. Обусловлено это прежде всего тем, что механика
формирования остаточных напряжений, несмотря на значительное
количество проведенных исследований, остается еще недостаточно
изученной [19, 38], поэтому экспериментальные исследования особенно важны.
Согласно изложенной в главе 3 методике проведены комплексные экспериментальные исследования остаточных напряжений в поверхностном слое обработанных образцов, вырезанных из
различных участков лонжерона, результаты которых представлены
на рис. 4.10 [46, 47].
Рис. 4.10. Распределение остаточных напряжений в поверхностном слое образца
после ВиОУО: а – спинка наружная; б – спинка внутренняя;
в – наружная стенка-верх; г – внутренняя стенка-верх (окончание см. на с. 71)
а)
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]