КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ОСОБЕННОСТЕЙ ИЗНОСА И РАЗРУШЕНИЯ ИНСТРУМЕНТА ПРИ УЛЬТРАЗВУКОВОМ ВЫГЛАЖИВАНИИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

  • Александр Сергеевич Селиванов Тольяттинский государственный университет
  • Анна Александровна Балахнина Тольяттинский государственный университет
  • Ирина Валерьевна Сорока Тольяттинский государственный университет
Ключевые слова: износ и разрушение инструмента, выглаживание, ультразвуковое выглаживание, пластическая деформация инструмента, разрушение припоя и выпадение рабочей вставки, разрушение резьбового соединения

Аннотация

В условиях необходимости внедрения передовых производственных технологий для соответствия разрабатываемых решений принципам индустрии 4.0 требуется развитие элементов автоматизации технологических процессов, включая прогнозирование. Понимание механизмов изнашивания инструмента и особенностей его разрушения при ультразвуковой упрочняющей обработке выглаживанием позволит разработать принципы прогнозирования ресурса работы инструмента и оптимизировать расходы на сопровождение технологических процессов. В статье рассмотрены особенности износа и разрушения инструмента при ультразвуковом выглаживании деталей машин. Показано, что при ультразвуковой обработке наряду с износом инструмента наблюдаются такие эффекты, как пластическая деформация инструмента, разрушение припоя и выпадение рабочей вставки, разрушение резьбового соединения в ультразвуковом концентраторе. В ходе проведенного анализа результатов выполненных микроскопических исследований определен ход поэтапного развития деформаций материала инструмента, дальнейшее развитие дефектов в процессе обработки до критических размеров. Определено положение основных очагов возникновения износа выглаживающего инструмента. Рассмотрены принципиальные отличия в развитии очагов износа при ультразвуковом выглаживании. Выполнен анализ графических материалов, полученных в процессе обработки при ультразвуковом выглаживании, определен характер дефектов рабочего участка инструмента. Сформулировано предположение о влиянии кавитации слоя смазочно-охлаждающих технологических средств или масляных пленок, остающегося на поверхности детали, на возникающие дефекты выглаживающего инструмента.

Биографии авторов

Александр Сергеевич Селиванов, Тольяттинский государственный университет

кандидат технических наук, доцент, директор Института машиностроения

Анна Александровна Балахнина, Тольяттинский государственный университет

старший преподаватель кафедры «Нанотехнологии, материаловедение и механика»

Ирина Валерьевна Сорока, Тольяттинский государственный университет

старший преподаватель кафедры «Нанотехнологии, материаловедение и механика»

Литература

Grigoriev S.N., Bobrovskij N.M., Bobrovskij I.N., Melnikov P.A., Lukyanov A.A. Environmental Aspects of the Green Surface Plastic Deformation Technology of Car Parts // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2017. Vol. 50. № 1. P. 012015.

Brailovskii M.I., Voskoboinik A.G., D’yakonov A.A., Shmidt I.V. Optimal materials for the manufacture of metal-cutting machines // Russian Engineering Research. 2016. Vol. 36. № 10. P. 846–850.

Pratap A., Patra K., Dyakonov A.A. Manufacturing Miniature Products by Micro-grinding: A Review // Procedia Engineering. 2016. Vol. 150. P. 969–974.

Taskaev S., Skokov K., Khovaylo V., Karpenkov D., Ulyanov M., Bataev D., Dyakonov A., Gutfleisch O. Effects of severe plastic deformation on the magnetic properties of terbium // AIP Advances. 2018. Vol. 8. № 4. P. 048103.

Popova M.A., Kuznetsov V.P., Lesnikov V.P., Popov N.A., Konakova I.P. The structure and mechanical properties of single-crystal nickel alloys with Re and Ru after high-temperature holds // Materials Science and Engineering A. 2015. Vol. 642. P. 304–308.

Pratap A., Sahoo P., Patra K., Dyakonov A.A. Experimental Study of Tool Wear and Grinding Forces during BK-7 Glass Micro-grinding with Modified PCD Tool // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017. Vol. 229. № 1. P. 012033.

Киселев Е.С., Ковальногов В.Н., Степчева З.В. Использование ультразвука при обработке заготовок шлифованием и выглаживанием // Упрочняющие технологии и покрытия. 2007. № 8. С. 43–53.

Малышев В.И., Левашкин Д.Г., Селиванов А.С. Автоматизация гибридных и комбинированных технологий на основе модернизации станочного оборудования и выбора кинематических связей // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2010. № 3. С. 70–74.

Kuznetsov V.P., Makarov A.V., Psakhie S.G., Savrai R.A., Malygina I.Y., Davydova N.A. Tribological aspects in nanostructuring burnishing of structural steels // Physical Mesomechanics. 2014. Vol. 17. № 4. P. 250–264.

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

Bobrovskij N.M., Melnikov P.A., Grigoriev S.N., Bobrovskij I.N. Aspects of thermal field by wide burnishing // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2015. Vol. 91. № 1. P. 012035.

Tabakov V.P., Chikhranov A.V. Stress state of wear-resistant tool coatings // Russian Engineering Research. 2016. Vol. 36. № 6. P. 454–460.

Tabakov V.P. Crack resistance of tool coatings in continuous cutting // Russian Engineering Research. 2012. Vol. 32. № 5-6. P. 464–468.

Tabakov V., Chikhranov A., Sizov S. Increasing of the carbide cutting tool life by developing the multilayer coatings // MATEC Web of Conferences. 2017. Vol. 129. P. 01038.

Grigoriev S.N., Bobrovskij N.M., Melnikov P.A., Bobrovskij I.N. Research of Tool Durability in Surface Plastic Deformation Processing by Burnishing of Steel Without Metalworking Fluids // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2017. Vol. 66. № 1. P. 012013.

Kuznetsov V.P., Skorobogatov A.S., Gorgots V.G., Yurovskikh A.S. The analysis of speed increase perspectives of nanostructuring burnishing with heat removal from the tool // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2016. Vol. 124. № 1. P. 012127.

Kuznetsov V.P., Tarasov S.Y., Nikonov A.Y., Filippov A.V., Voropaev V.V., Dmitriev A.I. Effect of adhesion transfer on the surface pattern regularity in nanostructuring burnishing // AIP Conference Proceedings. 2016. Vol. 1783. P. 020128.

Tabakov V.P., Vereschaka A.S., Vereschaka A.A. Multilayer composition coatings for cutting tools: Formation and performance properties // Mechanics and Industry. 2017. Vol. 18. № 7. P. 706.

Vereschaka A.A., Vereschaka A.S., Grigoriev S.N., Sladkov D.V. Nano-scale multi-layered coatings for cutting tools generated using assisted filtered cathodic-vacuum-arc deposition (AFCVAD) // Applied Mechanics and Materials. 2013. Vol. 327. P. 1454–1459.

Bobrovskij N.M., Melnikov P.A., Grigoriev S.N., Bobrovskij I.N. Simulation of thermal fields using different types of wide burnishing // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2015. Vol. 91. № 1. P. 012034.

Опубликован
2018-09-28
Выпуск
Раздел
Технические науки