05.02.08 "Технологія машинобудування"
Постійне посилання колекціїhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/20278
Переглянути
7 результатів
Результати пошуку
Документ Технологічне забезпечення зносостійкості деталей машин методами хіміко-термічної та алмазно-абразивної обробок(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Шевченко, Світлана МихайлівнаДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. Об’єкт дослідження: технологічні процеси комплексного іонного азотування та електро-ерозійного алмазного шліфування сталевих заготовок. Предмет дослідження: вплив параметрів технологічних процесів комплексного іонного азотування, алмазного шліфування (АШ) та електро-ерозійного алмазного шліфування на геометричні та фізико-механічні характеристики поверхневих шарів сталевих заготовок. Метою дослідження є підвищення зносостійкості деталей машин шляхом обробки комплексним іонним азотуванням (КІА) та зміцнюючим електро-ерозійним алмазним шліфуванням (ЕАШ). Для досягнення визначеної мети необхідно вирішити такі задачі: 1. Проаналізувати сучасні тенденції застосування зміцнюючих технологій обробки деталей машин й інструментів для визначення перспектив використання КІА та ЕАШ. 2. Провести моделювання дифузійного перерозподілу азоту в сталевих деталях при їх ізотермічному нагріві після операції іонного азотування в рамках комплексної технології та визначити залежність енергетичного впливу на формування зміцнюючого шару для абразивного та електро-ерозійного алмазного шліфування. 3. Встановити вплив послідовності технологічних оперцій КІА на структуру та властивості поверхневих і приповерхневих шарів сталевих заготовок та проаналізувати можливість застосування КІА для деталей машин й інструментів різних за призначенням. 4. Вивчити вплив режимів ЕАШ на параметри якості ПШ сталевих заготовок, виявити особливості сформованих в результаті шліфування структури “білих шарів” (БШ) та визначити раціональні режимні параметри зміцнюючого ЕАШ ПШ деталей зі сталей, що відрізняються за хімічним складом. 5. Оцінити зносостійкість поверхні після ЕАШ в порівнянні з АШ і ЕАШ з включенням етапу виходження. 6. На основі отриманих результатів дати технологічні рекомендації та намітити шляхи їх впровадження у виробничу практику по застосуванню методів КІА та ЕАШ для підвищення ресурсу деталей й інструментів. У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету, задачі, об’єкт, предмет і методи дослідження, наведено наукову новізну і практичне значення результатів дисертації, подано дані про апробацію роботи, публікації і особистий внесок здобувача в ході виконання досліджень. У першому розділі виконано аналіз і дана класифікація сучасних обробно-зміцнюючих методів обробки сталевих деталей. Показано, що не існує універсального методу зміцнення деталей, здатного посилити ту чи іншу експлуатаційну властивість. Проведений аналіз підтвердив положення про те, що конкретні умови єксплуатації деталей понукають застосування різніх зміцнюючих методів і технологій, а також соорієнтував сформулювати основні задачі дисертаційного дослідження. У другому розділі сформульовано теоретичні передумови технологій зміцнення КІА та ЕАШ. Запропоновано оцінювати можливість формування зміцненого шару, що отримується при виконанні технологічного процесу з урахуванням енергетичного впливу на заготовку, для цього виконано аналіз технологічного маршруту обробки шпинделя зубошліфувального верстату з побудовою діаграм температурного і силового впливу з урахуванням тимчасового чинника. У результаті моделювання процесу дифузії азоту в деталях з легованої сталі, отримали значення глибини проникнення азоту в ПШ, з урахуванням часу витримки заготовки в печі при температурі гартування. Отримані формули енергетичного коефіцієнту, який обумовлює виникнення БШ при ЕАШ і абразивному шліфуванні. З урахуванням енергетичного коефіцієнту, отримано формулу для визначення глибини зміцненого шару, ця залежність враховує температурний, силовий і тимчасовий фактори в зоні різання. Запропоновано після зміцненого шліфування при виникненні тріщин проводити остаточну обробку за проходами з урахуванням глибини тріщин, які утворилися після кожного проходу; визначено загальний припуск на обробку; для усунення дефектів, що виникають після ЕАШ, отримана залежність, яка дає можливість визначити тривалість виходження в залежності від розмірів дефекта (глибини лунки), що утворюється після ЕАШ. Третій розділ присвячений методиці експериментальних досліджень впливу технологий КІА та ЕАШ на структуру і властивості поверхонь сталевих заготовок. Було приведено параметри, зміст, послідовність технологічних операцій комплексного іонного азотування та режими електро-ерозійного алмазного шліфування. Наведено методики для вивчення мікро- і макроструктури, мікротвердості, залишкових макро- и мікронапруг, характеристик субструктури, фазового аналізу, шорсткості, зносу. У четвертому розділі наведено результати експериментальних досліджень фізичних процесів, що відбуваються в ПШ металу при КІА та ЕАШ. Вивчено вплив послідовності технологічних операцій технології КІА на мікроструктуру, мікротвердість і фазовий склад сталевих заготовок. Вивчено вплив режимів АШ та ЕАШ на параметри якості поверхневого шару сталевих заготовок. У п'ятому розділі дано практичні рекомендації щодо застосування технологій КІА та ЕАШ. Запропоновано використання КІА за одинарним і подвійним циклом для забезпечення експлуатаційних властивостей (зносостійкості) виробів в залежності від їх розмірів. Проаналізовано технологічні особливості ЕАШ як комбінованого обробно-зміцнюючого методу. Визначено область практичного застосування деталей, оброблених методом ЕАШ. Призначено схему для вибору технологічних параметрів обробно-зміцнюючої технології ЕАШ. Приведено дані, що стосуються економічного обґрунтування та виробничого впровадження. Відповідно до поставленої мети та задач у дисертаційній роботі вирішена важлива науково-практична задача: підвищення зносостійкості деталей машин шляхом обробки комплексним іонним азотуванням (КІА) та зміцнюючим електро-ерозійним алмазним шліфуванням (ЕАШ), що знайшло відображення у наступних основних наукових результатах: 1. У результаті аналізу сучасних тенденцій застосування зміцнюючих технологій встановлено, що КІА та ЕАШ можуть бути використані як перспективні зміцнюючі методи для підвищення ресурсу деталей, що працюють в умовах ударних навантажень і зносу. 2. У результаті моделювання дифузійного перерозподілу азоту встановлено, що при будь-якому часі витримки у приповерхневих шарах глибиною до 25 % від досягнутої товщини дифузійного насичення спостерігається не менш півтора кратне перевищення вмісту азоту в порівнянні з його значеннями в ПШ. При невеликому часі витримки під гартування маємо небажаний ефект, який повинен ураховуватися фінішною механічною обробкою. За даними моделювання, для дифузії азоту на глибину до 750 мкм потрібно майже часове витримування при температурі гартування. Визначена функціональна залежність енергетичного впливу (енергетичного коефіцієнту), який обумовлює виникнення БШ при електро-ерозійному алмазному і абразивному шліфуванні з урахуванням технологічних параметрів обробки та властивостей матеріалу. 3. Технологічний процес КІА з послідовностю технологічних операцій: азотування з наступною нормалізацією та азотуванням, наступного гартування з низьким відпуском – показали майже однаковий результат за рівнем зміцнення на деталях малих діаметрів (пуансонів d = 2 мм). При збільшенні діаметру деталей до 4 мм різниця рівня зміцнення між нормалізацією і гартуванням з відпуском після іонного азотування значно зросла. Наявність у мікроструктурі ПШ заготовок зі сталі 9ХС після комплексного іонного азотування зі застосуванням гартування та відпуску γ–фази, разом зі значеннями твердості, свідчить про глибинне азотування з досить високою концентрацією азоту – до 1%, що є достатнім для високих експлуатаційних властивостей пуансонів, а саме: високу ударну в’язкість при достатньо високій твердості. Встановлено, що найбільший ефект від застосування КІА спостерігається для деталей, які працюють в умовах ударних навантажень (пуансонів). 4. Досліджено режими процесу ЕАШ, що можна використовувати для зміцнення ПШ. Встановлено умови, коли на поверхні заготовки утворюється структура БШ, що являє собою безструктурний мартенсит (гарденіт). ЕАШ забезпечує стабільність формування зміцненого зносостійкого шару; при цьому: твердість ПШ заготівок зі сталі У7 зростає до 47% щодо твердості серцевини. Твердість і глибина БШ залежить від вмісту вуглецю в сталях: чим більше вміст вуглецю, тим твердіше шари утворюються. Вміст вуглецю, близький до евтеїдного складу, (0,65-0,8 %), є оптимальним для ЕАШ-обробки. Доведено, що режим ЕАШ №1 (Vкр = 35 м/с; Sпр = 1600 мм/хв; t = 0,07 мм; Vз =10 м/хв; z = 0,2-0,5 мм; U = 36 В; I = 80-100 А) забезпечує стискаючі залишкові напруги після ЕАШ і його можна рекомендувати як обробно-зміцнюючу технологію для заготівок із доевтектоїдних і евтектоїдних сталей. Для заготовок із заевтектоїдних сталей, що містять більше 1% вуглецю, рекомендовано режим ЕАШ №2 (Vкр = 35 м/с; Sпр = 1300 мм/хв; t = 0,035 мм; Vз =20 м/хв; z = 0,2-0,5 мм; U = 36 В; I = 20-40 А), що забезпечує стискаючі напруги і високий рівень зміцнення. Оцінено розміри областей когерентного розсіювання (ОКР) L і рівень мікродеформації ε. Встановлено, що ЕАШ за всіма дослідженими режимами зменшує розміри ОКР, в порівнянні з вихідним станом, після гартування і низького відпуску, і встановлено, що структура стає більш дисперсною. ЕАШ №1 (Vкр = 35 м/с; Sпр = 1600 мм/хв; t = 0,07 мм; Vз =10 м/хв; z = 0,2-0,5 мм; U = 36 В; I = 80-100 А) забезпечує найменший розмір ОКР і найбільший рівень мікродеформації. На підставі порівняння ступеня зміцнення різних вихідних структур заготовок зі сталей У7 і 40Х для ефективного ЕАШ-зміцнення рекомендується застосовувати наступні вихідні структури: для заготовок з середньовуглецевих і високовуглецевих доевтектоїдних сталей: мартенсит відпуску, тростит відпуску і сорбіт відпуску. Для заготовок зі сталей, близьких до евтектоїдних за будовою (У7, У8, 65Г та ін.), рекомендуються вихідні структури: мартенсит відпуску, тростит відпуску, сорбіт відпуску, структури після відпалу (нормалізації). 5. Оцінка зносостійкості поверхні після ЕАШ у порівнянні з алмазним шліфуванням показала, що включення в цикл обробки ЕАШ етапу виходження, значно покращує показники шорсткості (на 40%), отже, і зносостійкості. Виходження рекомендовано проводити з урахуванням глибини зміцненого БШ. Припуск на виходження – 20-30 мкм. Отримано залежності значення знімання при виходженні від глибини ерозійної лунки. 6. На основі отриманих результатів пропоновано технологічні рекомендації для підвищення ресурсу деталей та інструментів в технології КІА, що базуються у необхідності враховувати розміри деталей. Для деталей з розміром поперечного перерізу більше ніж 2 мм рекомендовано КІА з гартуванням і низьким відпуском після азотування. Для пуансонів з розміром поперечного перерізу більше ніж 5 мм для забезпечення високих експлуатаційних властивостей (зносостійкості, ударної в’язкості) рекомендовано технологію КІА за подвійним циклом. Наукова новизна отриманих результатів полягає в підтвердженні можливості створення оптимальних технологічних умов зміцнення поверхні деталей і інструментів на етапах технологічного процесу обробки комплексним іонним азотуванням за рахунок глибинного легування азотом та електро- ерозійним алмазним шліфуванням за рахунок формування безструктурного мартенситу ‒ гарденіту. При цьому вперше: ‒ для шліфування отримані залежності, які визначають характер енергетичного впливу, що сприяє утворенню зміцненого БШ, і враховують деформаційний фактор в зоні різання; ‒ запропоновано раціональну структуру технологічного процесу КІА, що забезпечує зміцнення деталей й інструментів, які працюють в умовах зносу і ударних навантажень, що дає змогу збільшити ресурс деталей; ‒ визначено вплив вихідного структурного стану, концентрації вуглецю і його розподіл по глибині БШ при зміцнюючому ЕАШ на мікротвердість, ступінь зміцнення, характеристики субструктури і розміри поверхневих ерозійних дефектів, що дало змогу керувати процесом зміцнення ПШ деталей; отримав подальший розвиток: – аналіз закономірностей формування структури ПШ, факторів її стабільності і визначаючих виникаючого після КІА дефектного шару, який усувається методами механічної обробки. Практичне значення отриманих результатів: експеріментально вивчено вплив послідовності технологічних операцій КІА на морфологію структури і рівні твердості сталевих виробів, що стало основою запропонованого технологічного процесу з визначеними в дослідженні режимами і припусками. Отримано патент на корисну модель «Спосіб хіміко-термічної обробки сталевих виробів» (№ 117008 Україна, МПКС23С 14/32, С21D 1/06). Експериментально доведено можливість використання методу ЕАШ для забезпечення високої твердості і зносостійкості ПШ з одночасним формуванням в деталях необхідної геометричної форми, розмірів і шорсткості. Розроблено практичні рекомендації щодо оптимізації структури в процесі ЕАШ для доевтектоїдних і заевтектоідних сталей. Розроблено технологічну схему зміцнення для прогнозування характеристик БШ (твердості, глибини) для сталей, що відрізняються вмістом вуглецю шляхом варіювання параметрами ЕАШ. Рекомендовано оптимальна область застосування методу електро-ерозійного алмазного зміцнення: для прецизійних деталей, що працюють на тертя при відсутності динамічних навантажень.Документ Забезпечення динамічної якості технологічної обробної системи при точінні(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Данильченко, Марія АндріївнаДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – Технологія машинобудування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. В дисертаційній роботі вирішена важлива науково-практична задача підвищення якості токарного оброблення шляхом удосконалення технології прогнозування і гасіння регенеративних коливань. Ця технологія базується на використанні результатів моделювання динамічної взаємодії ТОС з процесом різання з урахуванням обробки за слідом. На відміну від попередніх досліджень методів і засобів гасіння регенеративних коливань, для опису взаємодії пружної ТОС з процесом різання запропоновано застосувати модель відносних коливань інструмента в 3D просторі. В моделі враховано вплив природних зворотних зв'язків між пружною ТОС і процесом різання на зміну глибини, подачі і швидкості різання. Вперше вплив оброблення за слідом введено в модель за двома напрямками - глибиною різання і подачею, що дозволило отримати характеристики просторового руху інструмента відносно заготовки як функцію зміни припуску, безпосередньо пов’язану із керованими параметрами режимів різання. Для вибору форми представлення пружної ТОС, було проведене теоретичне і експериментальне дослідження впливу контактної взаємодії заготовки з інструментом при точінні на формування динамічних характеристик пружної ТОС із використанням динамічної моделі токарного верстата як складної механічної коливальної системи шпиндель-заготовка-супорт з урахуванням контактної взаємодії заготовки з інструментом і описом складових елементів розподіленими моделями. Результати дослідження довели адекватність представлення пружної ТОС в моделі динамічної взаємодії з процесом різання у вигляді одномасової системи із пружними і дисипативними характеристиками, визначеними експериментально. Порівняння результатів моделювання і експериментальних досліджень стосовно змінності значень частот власних коливань пружної ТОС при поздовжній подачі різця, відповідності спектральних характеристик профілограм оброблених поверхонь і вільних коливань елементів ТОС, а також суттєве зменшення шорсткості обробленої поверхні при застосуванні опції SSV на верстаті ST-30 фірми HAAS (USA) з теоретично визначеними параметрами амплітуди і періоду зміни частоти обертання шпинделя, свідчать про адекватність розроблених математичних моделей і ефективність їх застосування для визначення параметрів опції SSV на токарних верстатах з ЧПК.Документ Технологічне забезпечення ремонту великогабаритних деталей турбоагрегатів з використанням портативних верстатів агрегатно-модульної конструкції(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Іщенко, Михайло ГригоровичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Дисертаційна робота є завершеною науково-дослідною роботою, яка спрямована на розв’язання важливої науково-прикладної задачі - забезпечення якості та зниження трудомісткості операцій механічної обробки при ремонті недемонтуємих деталей турбоагрегатів з використанням портативних мобільних металорізальних верстатів агрегатно-модульних конструкцій.Проаналізовано та виконано синтез компоновок і відпрацювання раціональних конструкцій уніфікованих вузлів і агрегатів портативних металорізальних верстатів для реалізації проектів модернізації турбоагрегатів в умовах ГЕС. Отримала подальший розвиток теорія компоновок технологічного металорізального обладнання на основі агрегатно-модульного принципу побудови портативних верстатів та опису їх конструкції структурними формулами. На основі аналізу підходів до статичного розрахунку шпиндельних вузлів запропонована розрахункова схема, математична модель і проведено статичний аналіз багатоопорного шпиндельного вала мобільного розточувального верстата. Розроблені рекомендації по реалізації операцій механічної обробки деталей гідроагрегатів з використанням портативних мобільних металорізальних верстатів агрегатно-модульних конструкцій. Результати досліджень впроваджені у практику ремонту та модернізації турбоагрегатів для ГЕС Дніпровського каскаду.Документ Основи забезпечення якості та зниження трудомісткості механічної обробки складнопрофільної формуючої оснастки для харчової промисловості(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Полянський, Володимир ІвановичДисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування (13 – механічна інженерія). Національний технічний університет ''Харківський політехнічний інститут''. – Харків, 2021. Дисертацію присвячено вирішенню актуальної науково-прикладної проблеми теоретичного визначення й обґрунтування умов суттєвого підвищення якості, точності, продуктивності й зниження трудомісткості механічної обробки шляхом зниження її теплової й силової напруженостей та на цій основі розроблення ефективних технологічних процесів обробки складнопрофільної формуючої оснастки для харчової промисловості із застосуванням сучасних високообертових металорізальних верстатів із ЧПУ типу "обробний центр" та прогресивних різальних лезових твердосплавних і керамічних інструментів зі зносостійкими покриттями. Науковою новизною отриманих результатів є те, що вперше розроблено теоретичні підходи до визначення технологічних можливостей підвищення якості та зниження трудомісткості механічної обробки за рахунок зниження її теплової й силової напруженостей. Розроблено спрощені математичні моделі визначення температури різання при шліфуванні та лезовій обробці, які засновані на урахуванні балансу тепла, що виникає в зоні різання та надходить в поверхневий шар оброблюваної деталі, стружки, що утворюється, та охолоджувальну рідину. Вперше проведено узагальнення теоретичних рішень щодо визначення параметрів теплового процесу при механічній обробці із урахуванням досягнення кінцевого значення глибини проникнення тепла в поверхневий шар оброблюваної деталі. Встановлено основний напрямок зниження температури різання і підвищення якості та продуктивності обробки, який полягає в зниженні максимальної температури різання до рівня та нижче температури плавлення оброблюваного матеріалу. Це дозволяє досягти значного підвищення продуктивності обробки фактично без підвищення температури різання. Вперше запропоновано новий універсальний технологічний параметр механічної обробки – максимальну температуру різання, при досягненні якої все тепло, що виділяється при різанні, надходить в стружку, і яка визначається відношенням енергоємності обробки до добутку питомої теплоємності і щільності оброблюваного матеріалу. Це дозволяє порівнювати максимальну температуру різання із температурою плавлення оброблюваного матеріалу та в разі перевищення застосовувати технологічні прийоми її зниження для різних технологій механічної обробки. Встановлено, що зниження енергоємності обробки (умовного напруження різання) є основною умовою зниження максимальної температура різання та, відповідно, температури різання. Показано, що відмінність розрахункових і експериментальних значень температури різання при шліфуванні не перевищує 12%, що вказує на достовірність розробленої математичні моделі визначення температури різання. Розрахунками встановлено, що в реальних умовах шліфування відношення заданої і максимальної температур шліфування може змінюватися лише в межах 0 ... 0,4 в зв'язку із перевищенням максимальною температурою різання температури плавлення оброблюваного матеріалу внаслідок значного збільшення умовного напруження різання. При точінні це відношення може змінюватися в значно більших межах 0 ... 1. Тому максимальна температура різання при точінні буде менше, ніж при шліфуванні і може приймати значення, які менші температури плавлення оброблюваного матеріалу. Це розширює технологічні можливості точіння порівняно із шліфуванням. Вперше встановлено, що найбільш значного зниження температури різання при шліфуванні можна досягти при переривчастому шліфуванні в умовах рівності довжин робочого виступу і вирізу переривчастого круга та збільшення кількості робочих виступів круга. У цьому випадку температура різання може бути знижена більш ніж в 2 рази щодо температури різання при шліфуванні суцільним кругом. Однак максимальна температура різання при цьому приймає значення, які значно вищі температури плавлення оброблюваного матеріалу. Це обмежує технологічні можливості переривчастого шліфування порівняно із лезовою обробкою. Вперше розширено технологічні можливості математичної моделі визначення температури різання при лезовій обробці, яка заснована на урахуванні кількості виникаючих в зоні різання зсувних елементарних об'ємів оброблюваного матеріалу. Встановлено, що з їх збільшенням температура різання може збільшитися до 10 разів. Це можливо при шліфуванні в умовах безперервного контакту зв'язки шліфувального круга із оброблюваним матеріалом. При лезовій обробці кількість виникаючих в зоні різання зсувних елементарних об'ємів оброблюваного матеріалу незначна, що дозволяє знизити температуру різання та підвищити якість і продуктивність обробки. Встановлено, що розроблені в роботі математичні моделі визначення температури різання при механічній обробці позитивно відрізняються від відомих моделей, оскільки аналітично пов'язують всі основні параметри теплового процесу при різанні: температуру різання, максимальну температуру різання, глибину проникнення тепла в поверхневий шар оброблюваної деталі, градієнт температури, розподіл тепла, що надходить в оброблювану деталь, стружку і технологічне середовище. В результаті з'являється можливість із єдиних теоретичних позицій в узагальненому вигляді кількісно оцінити та порівняти температуру різання при шліфуванні й лезовій обробці. Вперше теоретично та експериментально обґрунтовано технологічні можливості суттєвого зниження максимальної температури різання та підвищення техніко-економічних показників механічної обробки на фінішних операціях шляхом переходу від шліфування до сучасних технологій високошвидкісного різання (точіння, розточування і фрезерування на сучасних високообертових металорізальних верстатах із ЧПУ типу ''обробний центр'' різальними твердосплавними і керамічними інструментами зі зносостійкими покриттями). Одержала подальший розвиток і поліпшення математична модель визначення параметрів силової напруженості при лезовій обробці (енергоємності та сили різання) із урахуванням уточнених значень умовного кута зсуву оброблюваного матеріалу. Показано, що у формуванні умовного кута зсуву оброблюваного матеріалу переважає радіальна складова сили різання, яка і призводить до його значного зменшення (в 1,5 разів) порівняно із розрахунковими значеннями, отриманими на основі відомих залежностей. Це дозволило обґрунтувати умови зниження енергоємності обробки і сили різання. Одержала подальший розвиток і поліпшення математична модель визначення пружних переміщень, що виникають в технологічній системі, та встановлено, що вони залежать, в першу чергу, від методу механічної обробки та його енергоємності. Тому основним шляхом підвищення точності та продуктивності обробки є застосування на фінішних операціях сучасних технологій високошвидкісної лезової обробки замість традиційних технологій шліфування та лезової обробки. На основі узагальнення аналітичного опису пружного переміщення при шліфуванні та лезовій обробці із урахуванням енергоємності проведено порівняння величин пружного переміщення для різних технологій механічної обробки, що дозволило вибрати найбільш ефективні варіанти високоточної та високопродуктивної фінішної обробки. Так, теоретично й експериментально обґрунтовано ефективність застосування технології високошвидкісного розточування отворів замість традиційної технології координатного внутрішнього шліфування із метою підвищення точності та продуктивності обробки. Це пов’язано, головним чином, із можливістю зменшення енергоємності обробки при високошвидкісному розточуванні отворів. В цьому випадку максимальна температура різання менше температури плавлення оброблюваного матеріалу. Тому з'являється можливість підвищення продуктивності обробки фактично без збільшення температури різання, оскільки вона незначно відрізняється від максимальної температури різання. При шліфуванні цього домогтися неможливо, оскільки максимальна температура різання завжди більше температури плавлення оброблюваного матеріалу. На цій основі створено методологію розроблення та впровадження у виробництво ефективних технологічних процесів лезової обробки із застосуванням сучасних високообертових металорізальних верстатів із ЧПУ типу ''обробний центр'' та різальних лезових твердосплавних і керамічних інструментів зі зносостійкими покриттями закордонного виробництва. Показано, що вони дозволяють до 10 разів і більше знизити енергоємність і підвищити продуктивність обробки при забезпеченні високих показників якості та точності оброблюваних поверхонь порівняно із шліфуванням. Це дозволило до 10 разів знизити трудомісткість обробки і до 200 разів розширити номенклатуру виробництва складнопрофільної формуючої оснастки для харчової промисловості в умовах дрібносерійного і штучного виробництва із забезпеченням її високої якості та конкурентоспроможності. Розроблено методики розрахунку раціональних структур і параметрів технологічних процесів механічної обробки складнопрофільної формуючої оснастки, що дозволило визначити раціональні режими різання та характеристики різальних інструментів, які забезпечують значне підвищення продуктивності обробки для заданих значень температури та сили різання. Розроблені технологічні процеси механічної обробки складнопрофільної формуючої оснастки для харчової промисловості впроваджено в основне виробництво ТОВ ''Імперія металів'' із економічним ефектом 3,86 млн гривен, що дозволило забезпечити виготовлення високоякісної складнопрофільної формуючої оснастки для підприємств харчової промисловості Міністерства аграрної політики та продовольства України.Документ Підвищення ефективності виготовлення деталей пружних муфт(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Думанчук, Михайло ЮрійовичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування (13 – механічна інженерія). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Дисертацію присвячено вирішенню науково-практичної задачі захисту поверхонь деталей пружних муфт (ПМ) від фретингового зношування з метою підвищення довговічності виробу в цілому. У вступі обґрунтовано актуальність теми роботи. Визначено мету і задачі дослідження. Метою роботи є підвищення якості поверхневих шарів деталей пружної муфти і їх елементів, шляхом спрямованого вибору найбільш перспективних технологічних методів їх формування з урахуванням існуючих аналогів, досвіду промисловості й рекомендацій у вітчизняній і закордонній літературі. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні завдання: - розробити систему спрямованого вибору технології, що забезпечує необхідні параметри якості поверхневих шарів деталей ПМ; - провести аналіз існуючих вітчизняних і закордонних методів захисту деталей машин від зношування і на його підставі удосконалити методи підвищення якості поверхонь сполучення "півмуфта-вал", гнучких елементів і кріпильних деталей від фретинг-корозії (Ф-К); - провести аналіз напружено-деформованого стану гнучких елементів пружної муфти, з метою отримання їх геометричних та деформаційних параметрів осередку деформації; - розробити процедуру вибору раціональної технології забезпечення необхідних експлуатаційних властивостей робочих поверхонь деталей ПМ, що дозволяє створити мінімізований за критерієм собівартості з урахуванням екологічної безпечності технологічний процес нанесення функціональних покриттів. - провести розрахунки економічної ефективності розробленої технології підвищення довговічності ПМ і впровадити її у виробництво. Об'єкт дослідження – технологічні процеси формування захисних покрить поверхневих шарів стальних деталей машин від Ф-К. Предмет дослідження – закономірності утворення захисних покрить поверхневих шарів стальних деталей ПМ, які утворюють конструктивно різні трибоспряження, від Ф-К. У першому розділі виконаний аналіз проблем підвищення зносостійкості деталей ПМ. Наведено загальні відомості про пружні муфти, розглянуті їхні конструктивні особливості, галузі застосування, матеріали і види руйнувань. Розглянуто технологічні методи підвищення зносостійкості робочих поверхонь деталей ПМ. У другому розділі були розроблені система й критерії спрямованого вибору технології забезпечення необхідної якості поверхонь деталей ПМ шляхом аналізу і синтезу існуючих аналогів, досвіду промисловості та рекомендацій у вітчизняній і зарубіжній літературі. Показано, що термін експлуатації ПМ лімітується довговічністю пакета ГЕ, яка в свою чергу визначається фретингостійкістю (Ф-С) окремих пластин. Встановлено три стадії руйнування ГЕ. Створено математичну модель їх фретингового зносу. В третьому розділі виконано аналіз напружено-деформованого стану ГЕ пружної муфти. Проведено оцінку сили тиску між пластинами і відносні зміщення контактуючих точок при передачі муфтою навантаження, які є однією з причин Ф-К. Проведений аналіз напружено-деформованого стану пакету гнучких елементів дозволив визначити основні чинники, що впливають на контактний тиск між пластинами, величини енергетичних втрат на тертя та деформацію пакета. Встановлено, що основними чинниками, що зумовлюють знос пластин внаслідок тертя, є згинаючі сили, викликані неточністю з'єднуваних муфтою валів і поздовжньо-поперечним згином від колової сили. На підставі проведених досліджень сформульовані рекомендації щодо підвищення фретингостійкості ГЕ. У четвертому розділі приведені результати дослідження параметрів якості деталей ПМ. Досліджено вплив амплітуди й частоти деформації ГЕ, на Ф-К. Для підвищення стійкості ГЕ від Ф-К запропоновано новий спосіб. Його особливістю є те, що перед складанням на поверхні сполучених пластин наносять МММ, який складається з парафіну, порошків міді та дисульфіду молібдену. Встановлено, що найбільш раціональним процентним вмістом металоплакуючих присадок, є 5-25 вагових відсотків. З метою реалізації способу захисту пресового з'єднання від Ф-К, на контактуючі поверхні деталей сполучення "півмуфта-вал" запропоновано поетапне нанесення комбінованого електроіскрового покриття. Проведено дослідження впливу епіламування на фретингостійкість кріпильних деталей ПМ. У п'ятому розділі наведено дані про промислове впровадження результатів дослідження. Визначено вплив способів підвищення якості поверхонь деталей на механічні властивості їх матеріалів. Виконано розрахунки критеріїв рівняння зношування ГЕ пружної муфти при Ф-К. Отримані результати дозволяють прогнозувати їх довговічність в умовах промислової експлуатації. Запропонована процедура вибору раціональної технології забезпечення необхідних експлуатаційних властивостей робочих поверхонь деталей ПМ, що дозволяє створити мінімізований за критерієм собівартості технологічний процес нанесення функціональних покриттів. Розроблені технологічні методи підвищення якості поверхневих шарів деталей трибоспряжень ПМ позитивно відрізняються екологічною безпекою, низькою собівартістю, енергозбереженням, що лягли в основу створення нової технології. Наукова новизна одержаних результатів: 1. Вперше розроблена система цілеспрямованого вибору технології виготовлення ПМ роторних машин, що дозволяє формувати контактуючі поверхні деталей трибоспряжень: "вал-півмуфта", гнучких елементів і кріпильних деталей із заданими експлуатаційними властивостями. 2. Вперше запропонована фізично обґрунтована математична модель (рівняння зношування) процесу зношування ГЕ пружної муфти при Ф-К, що дозволяє по роботі тертя визначати зношування, виражене зміною шорсткості поверхні. 3. Одержала подальший розвиток методика визначення констант рівняння зношування при Ф-К поверхонь тертя ГЕ, які можуть служити критеріями для вибору раціональних технологій підвищення якості їх поверхневих шарів. 4. Вперше на підставі проведених досліджень напружено-деформованого стану гнучких елементів муфти типу МСК, вирішено задачу про їх поздовжньо-поперечний згин, а також дана порівняльна оцінка їх прогинів від поздовжньо-поперечного згину і сили, зумовленої неспіввісністю з'єднаних валів. Практичне значення отриманих результатів полягає у розробці технологій підвищення якості поверхневих шарів деталей пружних муфт і їх елементів, яка практично реалізована в виробництво з річним економічним ефектом 477 тис. грн.Документ Технологічне забезпечення якості виготовлення сложнопрофільних поверхонь турбінних лопаток з титанових сплавів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Іщенко, Григорій ІвановичДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021. Дисертація присвячена рішенню актуальної задачі забезпечення якості та зниження трудомісткості обробки сложнопрофільних поверхонь турбінних лопаток з титанових сплавів. На основі системного аналізу проблеми забезпечення якості виготовлення деталей з важкооброблюваних матеріалів в турбінобудуванні виконано вдосконалення існуючого базового технологічного процесу обробки лопаток з нержавіючої сталі і формування раціональної структури нового щодо обробки лопаток з титанових сплавів при забезпеченні якості та зниженні трудомісткості обробки. Відмова від фізичної моделі (еталонної деталі-копіра) на копіювально-фрезерних операціях базового техпроцесу з переходом до комп'ютерної моделі і обробці на верстатах з ЧПК нового техпроцесу дозволив істотно скоротити трудомісткість технологічної підготовки виробництва і забезпечити якість обробки. Для забезпечення сталості припуску, шо знімається, сложнопрофільних поверхонь робочої частини і його мінімізації впроваджено сучасні методи і засоби контрольних операцій. Із застосуванням методики багатофакторного планування експериментів проведено дослідження фінішної операції шліфування поверхонь турбінних лопаток з титанових сплавів, що дозволило розробити рекомендації щодо вибору оптимальних режимів різання. У процесі досліджень були надані рекомендації та виконано модернізацію технологічного обладнання. Все це дозволило знизити трудомісткість виготовлення лопатки на 30%, скоротити цикл виробництва комплекту (100 штук) для одного ряду турбіни в два рази.Документ Технологічне забезпечення експлуатаційних властивостей деталей машин із застосуванням комбінованих методів локального зміцнення поверхонь(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2020) Ідан, Алаа Фаділ ІданДисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування (13 – механічна інженерія). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019. Дисертацію присвячено вирішенню науково-практичної задачі поверхневого локального зміцнення деталей для значного підвищення довговічності виробів в цілому. Метою дисертаційної роботи є дослідження і створення технологічного забезпечення експлуатаційних властивостей деталей машин із застосуванням комбінованих методів локального зміцнення. Як об'єкт дослідження було обрано технологічні процеси формування локальних зміцнених поверхневих шарів деталей машин з вуглецевих і легованих сталей. Предметом цього дослідження стали закономірності утворення зміцнених шарів, технології ефективної комбінованої лазерної та хіміко-термічної обробки. Для комплексного вирішення завдань у межах цієї роботи було використано системний підхід та раціональне поєднання теоретичних і експериментальних досліджень, узагальнення та аналізу відомих наукових результатів. Експериментальні дослідження реалізовані з використанням установки YAG-Лазер "DY044" виробництва фірми "ROFІN-SІNAR". Лазерне зміцнення проводилося на установці "Латус-31". Мікротвердість зразків визначали на приладі ПМТ-3. Адекватність розроблених моделей оцінювали зі застосуванням теорії похибок. Наукова новизна основних результатів дисертаційної роботи полягає в такому, що вперше отримані закономірності впливу швидкості переміщення лазерного променя на глибину зміцненого шару залежно від марки сталі при обробці тільки лазером і комбінованою технологією зміцнення; розроблено метод інтенсифікації процесу азотування, який відрізняється від існуючих попереднім лазерною обробкою поверхні; розроблено метод інтенсифікації процесу борування, який відрізняється від існуючих попереднім лазерною обробкою поверхні; розроблено математичні моделі та номограми впливу швидкості пересування лазерного променя і тривалості азотування на товщину зміцненого шару та поверхневу твердість. Практичне значення роботи полягає у вирішенні важливої наукової і технічної задачі у розробці технологій комбінованого зміцнення поверхневих шарів сталевих деталей, які полягають в попередній лазерній обробки і наступної хіміко-термічної обробки. У першому розділі проведено аналіз літературних джерел, що стосуються досліджуваної в дисертаційній роботі проблеми локального зміцнення поверхневих шарів сталі із застосуванням лазерної обробки. Проаналізовані лазерні обробки металів, комбіновані технології обробки деталей. Виконано аналіз відомих способів підвищення експлуатаційних властивостей машинобудівних деталей. Встановлено, що відомі комбіновані технології лазерної обробки і хіміко-термічної обробки мають ряд невирішених питань. Зокрема, вони не забезпечують достатню товщину зміцненого шару, є складними у використанні, трудомісткими, енергозатратними, тривалими процесами. Тому перспективним напрямком збільшення терміну служби деталей машин є створення інноваційної технології комбінованого зміцнення поверхневого шару сталі завдяки прискоренню процесу азотування і борування. У другому розділі виконано формування раціональної структури і властивостей сталі шляхом лазерного гартування. У третьому розділі розроблена комбінована технологія зміцнення поверхневого шару сталі. Досліджено вплив попередньої лазерної обробки та кінцевого азотування на товщину зміцненого шару і мікротвердість поверхневих шарів зразків сталі 38Х2МЮА. У четвертому розділі розроблені способи підвищення експлуатаційних властивостей машинобудівних деталей. На основі комплексу проведених теоретичних та експериментальних досліджень, сформульованих принципів, закономірностей і положень отримані наступні результати: 1. Інтенсифіковано процес азотування за рахунок попередньої лазерної обробки поверхні сталевих виробів і застосування дисперсного азотовмісного середовища для хіміко-термічної обробки, який підвищує поверхневу твердість після азотування до 1,15 раз і сприяє значному збільшенню зміцненого шару, а саме до 0,49 мм (сталь 40), до 055 мм (сталь 40Х) і до 0,65 мм (сталь 38Х2МЮА). 2. Отримані математичні моделі, що описують залежності товщини зміцненого шару та поверхневої твердості від зміни значень швидкості пересування лазерного променя і тривалості азотування сталі після комбінованої обробки дозволяють побудувати номограми для вибору раціональних режимів зміцнювальної обробки. 3. Інтенсифіковано процес борування за рахунок попередньої лазерної обробки поверхні сталевих виробів і застосування дрібнодисперсного боровмісного порошку в якості насичувального середовища для хіміко-термічної обробки, що сприяє збільшенню зміцненого шару в 2,7–5,5 разів залежно від зміни швидкості переміщення лазерного променя. 4. Використання розроблених комбінованих технологій поверхневого зміцнення сталевих виробів має такі переваги: спрощена технологія отримання твердого зміцненого шару на сталях за рахунок інтенсифікації процесів хіміко-термічної обробки; забезпечені високі експлуатаційні властивості зміцнених шарів сталевих виробів; застосування технології борувания сталевих виробів дозволяє поєднувати хіміко-термічну обробку (борування) з операцією термообробки (гартування), що підвищить термін служби деталей обладнання, експлуатаційних властивостей дифузійних шарів інструментів, штампового і пресового устаткування. 5. За технологічною ознакою розроблено дві комбіновані технології локального поверхневого зміцнення сталевих виробів. 6. Визначено можливість використання розроблених технологій локального поверхневого зміцнення для широкої номенклатури виробів зі сталей. 7. Розроблений ефективний технологічний процес комбінованого зміцнення поверхневого шару сталевих виробів був впроваджений для підвищення поверхневої твердості зубців зубчастого колеса зі сталі 40 на ТОВ "НВЦ ЄТМ" (м. Харків ). Його впровадження дозволило підвищити зносостійкість зубців у 1,5 рази та експлуатаційну стійкість виробу в цілому до 2,5 разів. 8. Розроблений ефективний технологічний процес комбінованого зміцнення поверхневого шару сталевих виробів був впроваджений для підвищення поверхневої твердості зубців вал-шестерень, зубчастих коліс, шестерень, зірочок та втулок зі сталей 40, 40Х та 38Х2МЮА на ПАТ "Харківський машинобудівний завод "Світло шахтаря". Виробничими випробуваннями встановлено, що розроблений процес комбінованого зміцнення дозволив підвищити поверхневу твердість зубців у 1,5-2,5 рази, зносостійкість у 1,5-2 рази, експлуатаційну стійкість у 3-7 разів у порівнянні з поверхневими зміцнюючими обробками, які використовуються у виробництві. 9. Розроблені технологічні процеси комбінованого зміцнення поверхневого шару сталевих деталей були впроваджені для поверхневого зміцнення зубців вал-шестерні зі сталі 40Х та зубців втулки зі сталі 40Х на АТ "Харківський тракторний завод". Виробничими випробуваннями встановлено, що стійкість вал-шестерні та втулки зі сталі 40Х після комбінованого зміцнення поверхневого шару підвищується від 2 до 3,6 разів у порівнянні зі стійкістю вал-шестерні та втулки зміцненою лише лазерною обробкою. 10. Розробки, виконані в дисертації, впроваджені в навчальний процес для студентів механіко-технологічного факультету НТУ "ХПІ" спеціальностей 131 "Прикладна механіка" спеціалізації 131-09 "Обладнання та технології ливарного виробництва" та 151 "Автоматизація та комп'ютерно інтегровані технології" спеціалізації 151-07 "Комп'ютеризовані системи управління технологічними процесами".