Технология. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение
Статья научная
В условиях автоматизированного машиностроения до сих пор остается нерешенной задача проектирования оптимальных циклов режимов резания для операций, выполняемых на станках с ЧПУ. На практике технологу по-прежнему приходится вручную корректировать проектируемые циклы при помощи различных CAD/CAM-систем, имеющих в качестве информационной базы данные из нормативно-справочной литературы, разработанной в 60-90-х годах для универсального оборудования. При этом технолог может опираться только на собственный опыт или же на имеющиеся по аналогичным операциям данные. В результате проектируемые таким образом циклы не могут гарантировать максимальность производительности и стойкость используемого оборудования, стабильность показателей точности и качества в партии деталей, а соответственно, и минимальность себестоимости выполняемой операции. В качестве решения описанной выше проблемы предложена разработка цифрового двойника на примере операции круглого шлифования. Цифровым двойником процесса круглого шлифования может являться аналитическая модель послойного удаления металла с заготовки. Данная модель, помимо исходных условий обработки (основные параметры заготовки, инструмента, оборудования, оснастки и др.), оказывающих непосредственное влияние на процесс шлифования, должна учитывать кинематику и особенности съема металла, присущие различным видам шлифования. Цифровой двойник должен учитывать нестабильность процесса шлифования (затупление круга, колебания припуска, потеря диаметра круга, а соответственно, и площади контакта круга с заготовкой). В статье описаны основные этапы разработки аналитической модели съема металла на примере круглого шлифования с продольной подачей. Разработанный цифровой двойник операции круглого шлифования возможно применять не только при проектировании оптимальных циклов режимов резания, но и для прогнозирования надежности разрабатываемых циклов и качества обработки в нестабильных условиях обработки партии деталей.
Бесплатно
Отработка технологии сварки трением с перемешиванием для соединения труб из алюминиевых сплавов
Статья научная
С целью соединения труб из алюминиевых сплавов проведены исследования технологии сварки трением с перемешиванием: отработаны конструкции инструментов, условия крепления заготовок и режимные параметры. Достигнуто удовлетворительное качество сварного шва.
Бесплатно
Оценка деформаций тонкостенных труб из коррозионностойких сталей при холодной гибке с раскатыванием
Статья научная
Тонкостенные трубы из коррозионностойких сталей находят широкое применение в авиации, ракетостроении, космической технике, судостроении, машиностроении, черной и цветной металлургии, атомной энергетике, химической, нефтяной и газовой промышленности и других отраслях. Гибка труб является одной из основных операций технологического процесса изготовления деталей трубопроводов. Несмотря на это, в современных производственных условиях практически невозможно осуществить качественную гибку в холодном состоянии труб диаметром свыше 60-70 мм, поскольку она сопровождается нежелательными для последующей эксплуатации явлениями: утонением стенки на внешней части трубы, овализацией (сплющивание) поперечного сечения, образованием гофр и изломов на внутренней части. Разработанная в ЮУрГУ технология гибки тонкостенных труб с раскатыванием устраняет перечисленные недостатки. При вращении раскатника, заведённого в трубу с достаточно большим натягом, в каждой точке кольцевой зоны раскатывания возникает знакопеременный изгиб, при котором изгибные напряжения кратковременно достигают предела текучести. В результате при приложении относительно небольшого изгибающего усилия происходит гибка в перемещающейся кольцевой зоне раскатывания. В статье рассмотрены результаты экспериментальной оценки деформаций тонкостенных труб при гибке с раскатыванием. Приведена методика проведения эксперимента. Для проведения экспериментов использовался специальный станок для холодной гибки труб с раскатыванием. В основе способа оценки деформаций был использован «Метод сеток». Были определены величины удлинения и уменьшения длины стенок трубы, участвовавших в гибе. В результате проведенного исследования удалось оценить степень и характер деформации в продольном и поперечном сечении стенок трубы при гибке с раскатыванием и, как следствие, рассчитать указанные деформации и утонения стенок трубы, что является важной эксплуатационной характеристикой.
Бесплатно
Статья научная
Ретроспективный анализ эффективности смазочно-охлаждающих жидкостей при механообработке показал, что совершенствование процесса её функционирования шло по двум направлениям: улучшение технологических свойств самой смазочно-охлаждающей жидкости, приготавливаемой на основе серийно выпускаемых концентратов, и разработки более эффективных систем сопровождения функционирования. В последнее время в РФ вместе с инновационными технологиями изготовления в машиностроении, автомобилестроении и металлургии стали продвигаться синтетические смазочноохлаждающие жидкости. Однако ожидание многократного снижения потерь смазочноохлаждающих жидкостей в связи с её высокой стойкостью подтвердилось не в полной мере. При анализе причин снижения срока функционирования смазочно-охлаждающих жидкостей выявили, что это обусловлено неизбежными распределёнными её потерями при функционировании, зависящими от структур и состояния производственных вложенных систем «смазочно-охлаждающая жидкость – система сопровождения – технологическая линия». Авторами была выдвинута рабочая гипотеза о возможности использования неизбежных распределённых потерь смазочно-охлаждающих жидкостей в качестве критерия, характеризующего эксплуатационную эффективность производственных систем. Цель проведённых исследований заключалась в подтверждении выдвинутой гипотезы и её использовании в дальнейшем при исследовании технологических процессов, протекающих в среде смазочно-охлаждающих жидкостей в условиях поточных линий механообработки заготовок деталей на машиностроительных предприятиях при широком варьировании технологических ситуаций. Методика исследований заключалась в сборе и анализе изменений объёма смазочноохлаждающих жидкостей в ёмкости системы сопровождения во времени и выявлении скорости неизбежных распределённых потерь и числа замен в комплексе централизованных систем сопровождения их функционирования. В результате выяснилось, что скорость неизбежных распределённых потерь смазочноохлаждающих жидкостей может быть использована для индикативной оценки системной эффективности в качестве высокочувствительного критерия – индикатора. В статье представлены результаты проведённых авторами исследований системной эффективности смазочно-охлаждающих жидкостей в комплексе централизованных систем сопровождения их функционирования методом пассивного эксперимента при широком варьировании технологических ситуаций, характеризуемых видом обработки, типом и материалом заготовки.
Бесплатно
Параметры характеризации текстуры после хонингования
Статья научная
Ресурс агрегатов зависит от условий работы узлов, состоящих из взаимодействующих деталей, формирующих пары трения. Условия контактирования определяются параметрами шероховатости трущихся поверхностей, формируемых финишной механической обработкой. Один из распространённых процессов финишной обработки - хонингование. В конструкторско-технологической документации при назначении операций хонингования нормируются параметры макро- (возможно исправление формы) и микрогеометрии. Традиционно обозначаемая термином «шероховатость» группа параметров, характеризующих микрогеометрию, в настоящее время определяется термином «текстура» поверхности в современных стандартах. Модернизация производства с использованием концепции «Индустрия 4.0» обозначена в стратегии научно-технологического развития Российской Федерации как «переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям». Для области «Технологии машиностроения» данный приоритет обуславливает необходимость в достоверных моделях, отражающих технологические процессы, включая целевые функции и их оценку (формообразование - погрешности формы, шероховатость - параметры шероховатости) каждого из технологических процессов для включения в дальнейшем данных процессов в единую государственную информационную систему контроля за производственными цепочками, разрабатываемую в настоящее время в Министерстве промышленности и торговли Российской Федерации. Экономическая целесообразность развития данного направления связана с ростом вклада государства (госкомпаний) в ВВП с 35 % в 2005 году до 70 % в 2015 году, согласно данным Федеральной антимонопольной службы Российский Федерации. Какие параметры микрогеометрии применяются исследователями для оценки получаемой поверхности после хонингования при проведении экспериментальных исследований и при построении моделей и какие параметры являются приоритетными для машиностроительных предприятий, рассмотрено в данной статье. Приведен обзор публикаций в области хонингования включая анализ нормируемых исследователями параметров текстуры. Рассмотрены основные пути развития хонингования, в части нормирования параметров, получаемых после обработки.
Бесплатно
Плоское шлифование торцов колец крупногабаритных подшипников с требуемым качеством поверхности
Статья научная
Кольца подшипников после термообработки приобретают отклонение от плоскостности и изогнутость торцовых поверхностей под действием остаточных температурных напряжений. Наличие изогнутости торцовой поверхности существенно усложняет процесс шлифования, поскольку под действием магнитного поля стола станка кольца получают дополнительную деформацию. Исследуется плоское шлифование периферией круга образцов из стали ШХ15. Математические модели приведённых к ширине образца составляющих силы резания, коэффициента шлифования и шероховатости обработанной поверхности (параметр Ra) получены методом полного факторного эксперимента типа 24, где 4 - число факторов. Экспериментальные исследования проведены при плоском шлифовании периферией круга образцов из стали ШХ15. Представлены алгоритмы и математические модели для определения осевой деформации при шлифовании колец крупногабаритных подшипников с начальными отклонениями от плоскостности торцов. Анализ формы торцовой поверхности нежестких колец сделан на примере наружных колец конического однорядного роликоподшипника из стали ШХ15. Для определения максимальных осевых упругих деформаций при изгибе кольца используется теория стержней малой кривизны. Максимальная осевая упругая деформация кольца при изгибе определяется методом Мора. Статическая неопределимость кольца раскрывается методом сил. Определяются условия обеспечения заданного допуска плоскостности торцовой поверхности кольца подшипника, учитывающие осевую деформацию кольца под действием магнитного поля станка и радиальной составляющей силы резания. Представлены алгоритм и методика определения оптимальных условий шлифования торцовой поверхности колец подшипников, обеспечивающих получение заданных требований к качеству обработанной поверхности (Ra, допуск плоскостности, отсутствие шлифовочных прижогов) при максимальной производительности процесса.
Бесплатно
Повышение качества поковок фланцев на основе совершенствования схемы деформации
Статья обзорная
Предложена и опробована новая схема деформации методом прошивка-раздача-выдавливание/вытяжка-калибровка в технологии штамповки фланцев воротниковых. На основе анализа результатов компьютерного моделирования и физических экспериментов установлен критерий качества поковок и рекомендована область применения схемы.
Бесплатно
Повышение производительности обработки на оборудовании с параллельной кинематикой
Статья научная
Показано, что при выполнении на оборудовании с параллельными приводами некоторых технологических операций появляется возможность оптимизации управления с целью уменьшения времени выполнения этих операций.
Бесплатно
Повышение производительности точения резьбы резцами с керамическими пластинками
Статья научная
Несмотря на множество хорошо разработанных процессов высокопроизводительного формирования резьб давлением на деталях массового производства в некоторых случаях приходится нарезать резьбы резцами. К таким случаям относят нарезание резьбы на тонкостенных заготовках или повышенной твердости, нарезание резьб несимметричного профиля. Ведущие инструментальные фирмы разрабатывают и выпускают для этих случаев специальные резьбовые пластины и дают программы для расчета режимов резания и схемы срезания припуска в зависимости от шага резьбы и твердости обрабатываемой заготовки. Обычно резьбовые пластины изготавливают из металлокерамических твердых сплавов, зачастую с упрочняющими покрытиями. Особенностью профиля резьбовых пластинок является малый радиус скругления вершины, связанный с размерами шага нарезаемой резьбы. Это обстоятельство приводит к высоким механическим и тепловым нагрузкам на вершину резьбовой пластины и вынуждает для обеспечения приемлемой стойкости снижать режимы резания: скорость, связанную с частотой вращения заготовки, и подачу врезания на каждый рабочий ход. В последнее время появились пластинки из минералокерамики на основе окиси алюминия с легированием карбидами тугоплавких металлов. Эти пластинки обладают высокой теплостойкостью, что позволяет повышать скорость резания. Однако в литературе практически нет сведений о применении пластинок из минералокерамики для нарезания резьбы на высокопрочных заготовках. В статье приведены результаты экспериментов по нарезанию резьбы резцами с керамическими пластинками на стальных заготовках высокой твердости (HRC 52…55). Показано влияние отрицательного переднего угла, величины заглубления резца и подачи на врезание на составляющие силы резания. Доказано, что при оптимизации геометрических параметров пластинок возможно высокопроизводительно нарезать резьбы на закаленных заготовках из высокопрочных материалов, что в сочетании с меньшей стоимостью материала пластинок сулит существенные экономические преимущества.
Бесплатно
Статья научная
В статье описывается метод расчета траектории движения токарного инструмента на станке с числовым программным управлением для компенсации упругой деформации при обработке заготовки. В процессе точения тел вращения с малой жесткостью под действием режущей силы Py происходят упругие деформации, что негативно влияет на точность обработанной поверхности. Вследствие этого появляется погрешность в виде бочкообразности, седлообразности или комбинации данных погрешностей в зависимости от жесткости станка и его отдельных частей. На основе расчета деформации при постоянной глубине резания предлагается определить погрешность, которую необходимо в дальнейшем компенсировать с помощью приведенного метод расчета. Он позволяет проводить компенсацию за счет предыскажения траектории на этапе программирования управляющей программы. Тем самым в процессе точения будет получен требуемый диаметр с минимальными погрешностями, что в свою очередь положительно будет влиять на сокращение дополнительной обработки для удаления погрешностей формы и повышения качества обработки детали.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье показано современное состояние разработки теории проектирования многоинструментной обработки на станках-автоматах токарной группы. Отмечено, что существующие модели погрешности обработки учитывают лишь плоско-параллельные перемещения подсистем технологической системы вдоль координатных осей декартовой системы координат X, Y, Z. Такой подход к моделированию процесса образования погрешностей обработки допустим для деталей, имеющих габаритные размеры одного порядка по всем координатным направлениям. Однако на практике нередки случаи, когда обрабатываются детали с габаритными размерами, существенно различающимися в разных направлениях. В этих случаях существенный вклад в погрешность обработки могут вносить повороты обрабатываемой заготовки, особенно по направлениям преобладающих габаритных размеров. Поэтому указана необходимость учета угловых перемещений заготовки под действием сил резания в этих моделях. С этой целью были разработаны полнофакторная матричная модель искажения и поля рассеяния выполняемых размеров многоинструментной двухсуппортной обработки. В этих моделях учитывается комплексная характеристика податливости технологической системы, то есть, кроме собственных упругих свойств системы (плоско-параллельных перемещений технологических подсистем, их угловых перемещений вокруг базовых точек), еще и параметры наладки, для которой эта податливость рассматривается. Поэтому для формирования комплексной характеристики податливости подсистемы были проведены эксперименты по определению податливостей подсистемы технологической системы. Наличие фактических матричных характеристик податливости для реального станка позволяет оценить практическую применимость разработанных полнофакторных матричных моделей точности обработки. В результате появится возможность выявлять степень влияния на точность обработки комплекса технологических факторов, включая структуру многоинструментной наладки, деформационных свойств подсистем технологической системы, режимов резания.
Бесплатно
Получение металлических микропорошков газодинамическим распылением
Статья научная
Показаны технологические схемы распыления металла с плавлением в тигле и бесконтактным способом. Оценены режимы и характеристики получаемого материала.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается возможность применения искусственного интеллекта (ИИ) при технологической подготовке производства (ТПП) на стадии расчета оптимальных режимов резания с учетом нестабильных условий обработки партии деталей на примере плоского шлифования, выполняемого на станках с ЧПУ. Задачи прогнозирования точности обработки и оптимизации режимов резания для станков с ЧПУ до сих пор не решены полностью из-за сложности их решения, связанной: со слишком большой размерностью оптимизируемого поля параметров, с необходимостью одновременного решения большого количества сложных взаимосвязанных математических моделей процесса обработки, оптимизацией многочисленных параметров режимов резания и учетом ограничений целевой функции в многомерном пространстве состояний процесса обработки, сложностью учета разнонаправленного влияния различных нестабильных технологических факторов на процесс съема припуска, сложностью моделей формирования технологического размера и параметров качества обрабатываемой поверхности. Большая размерность задач требует огромных вычислительных мощностей суперкомпьютерной техники, которая не имеет ни одно производственное предприятие. Применение ИИ позволяет преодолеть «проклятие размерности». Задачи прогнозирования точности обработки и оптимизации режимов резания предложено решать в заводских условиях путем применения обученной сверточной нейронной сети (НС), использующейся для распознавания образов, позволяющей рассчитывать оптимальные режимы резания для станков с ЧПУ и прогнозировать точность обработки. Обучение НС проводится на множественной выборке (сто тысяч и более операций с ЧПУ) с готовыми оптимальными режимами резания. Подготовка выборки операций с готовыми оптимальными решениями проводится заранее на суперкомпьютере с применением программного обеспечения, созданного на основе разработанной методики комплексной структурно-параметрической оптимизации режимов резания для станков с ЧПУ, учитывающей влияние различных переменных технологических факторов на процесс обработки партии деталей.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена вопросам разработки автоматически сменных модулей для реализации технологий лазерной обработки на станках ЧПУ. В основе решений использована элементная база оптоволоконных лазеров. Предложено техническое решение данного устройства, в котором оптическая система, коллиматор и излучатель лазера выполнены в виде отдельного модуля, скомпонованного из отдельных блоков, параметры каждого из которых определяются требованиями заказчика. При этом модуль выполнен сменным и вне рабочих циклов ЧПУ-обработки может быть установлен в инструментальном магазине станка. Модуль устанавливается в шпиндель из инструментального магазина станка автоматически по команде системы ЧПУ, а непосредственно источник излучения вынесен за пределы рабочей зоны станка. Связь с модулем обеспечивается оптоволоконным кабелем. Предложенное техническое решение будет востребовано на рынке производственных услуг за счет кратного снижения капиталоемкости, так как отсутствует необходимость приобретения отдельной позиции лазерного центра, обеспечивается высокая производительность и точность обработки, не требуется дополнительная транспортировка и переустановка детали, сокращаются потери времени на обработку всей детали. Применительно к этому в статье предложена методология перекомпонования устройств для лазерной обработки и приведены основы принципа их блочно-модульного компонования. В основе принципа блочно-модульного компонования лежит кинематический анализ устройств, который позволяет, исходя из требований заказчика, определить комплект блоков для компонования устройства в конечном состоянии поставки заказчику. Развитием этого стала возможность проработки конструкции устройств как на этапе анализа и модернизации уже существующих исполнений, так и на этапе подготовки коммерческого предложения заказчику.
Бесплатно
Проектирование параметрических циклов фрезерования отверстий на станках с ЧПУ
Статья научная
В работе представлено описание этапов проектирования технологического цикла, реализующего фрезерную обработку отверстий концевой фрезой. Также представлено разработанное программное обеспечение (ПО) CONICALINT, генерирующее G-код с набором аргументов, используемый для вызова технологического цикла из памяти системы ЧПУ. Разработанный алгоритм технологического цикла фрезерной обработки отверстий концевой фрезой имеет ветвистую структуру, так как имеется выбор между двумя методиками расчёта внутренних параметров цикла и двумя методами фрезерования - попутным либо встречным. Расчёт внутренних параметров технологического цикла заключается в вычислении координат точек, необходимых для построения винтовой траектории движения режущего инструмента, а также в вычислении значения максимально допустимой величины винтового шага в рамках заданного набора входных параметров. Исходные данные для расчета представлены тринадцатью параметрами, характеризующими геометрию режущего инструмента, геометрию требуемой обработанной поверхности, а также параметрами, определяющими метод фрезерования, методику расчёта режима резания и начальные точки траектории движения режущего инструмента. Обозначено восемь граничных условий, определяющих допустимые значения входных параметров. На основе этих условий спроектирована система неравенств с комплектом сообщений пользователю об ошибке в случае некорректного ввода значения какого-либо из входных параметров. Разработанный G-код подпрограммы технологического цикла для станка с ЧПУ позволяет рассчитать движение инструмента как по винтовой, так и по конической винтовой траектории в зависимости от входных параметров, что позволяет использовать его при программировании фрезерной обработки цилиндрических и конических отверстий. Разработанное ПО CONICALINT является визуальным дополнением для разработанного технологического цикла фрезерной обработки отверстий, позволяющим генерировать управляющий G-код с набором из двенадцати аргументов.
Бесплатно
Рабочая позиция с жесткой межагрегатной связью
Статья научная
Современное конкурентоспособное машиностроительное предприятие должно обеспечивать оперативный переход с одной номенклатуры на другую. Данная тенденция отражена в стратегии научно-технологического развития РФ в части приоритета цифровизации производства. Наиболее ресурсоемка перекомпоновка автоматических линий массового производства, включающих множество рабочий позиций. Связь между агрегатами автоматических линий в массовом производстве жесткая, характеризуется отсутствием межоперационных заделов. Остановка одного из агрегатов автоматически останавливает всю линию. Оценка времени сохранения работоспособности - безотказности работы позиции с жесткой межагрегатной связью является комплексным и требует оценки многих факторов. В работе для проведения расчета была применена структурная схема надежности. Проведенный расчет показателей работоспособности и надежности рабочей позиции с жесткой межагрегатной связью позволяет получить показатели надежности для второго направления развития перекомпонуемых рабочих позиций с автоматической сменой узлов без нарушения жесткой межагрегатной связи базовых узлов. Отмечено, что при расчете можно не учитывать вероятность возникновения отказа агрегатных узлов по причине простоты их конструкции. При этом определение общей формулы вероятности безотказной работы рабочей позиции с жесткой межагрегатной связью позволяет перейти к определению вероятности безотказной работы элементов рабочей позиции с жесткой межагрегатной связью. Обеспечение гибкости автоматических производственных линий массового производства возможно при переходе от систем с жесткой межагрегатной связью к системам с рабочими позициями переменной компоновки со сменными модулями. Математическое обеспечение расчета надежности систем с жесткой межагрегатной связью позволит расширить область применения концепций «Индустрии 4.0» и «умного» производства.
Бесплатно
Рабочая позиция с перекомпонуемыми рабочими системами
Статья научная
Высокие требования по скорости переналадки и надежности обеспечения качества продукции для современного производства требуют новых принципов построения производственных систем. Высокая производительность и гибкость при различной номенклатуре производства может обеспечиваться за счет применения перекомпонуемых производственных систем. Данные системы объединяют преимущества агрегатных станков и обрабатывающих центров за счет конструктивных особенностей, описанных в данной статье. Приведены виды узлов и элементов системы в скомпанованном и дескомпанованном состоянии. Разработаны алгоритмы и схемы функционирования ярусов перекомпонуемых рабочих позиций (ПРП) в сравнении с рабочими позициями автоматических линий (РПАЛ). Сформулирована формула определения средней наработки до отказа ПРП. Проведена визуализация элемента системы и схема элемента системы - межмодульного элемента базирования (МУБК). Определены комплексные показатели эксплуатационной надежности ПРП одновременно по частным и комплексным показателям безотказности и ремонтопригодности с учетом особенностей функционирования и конструкции ПРП в сравнении с РПАЛ. Разработаны методики определения показателей безотказности и ремонтопригодности, учитывающие конструктивные и функциональные особенности ПРП в условиях многономенклатурного производства, основанные на значениях эксплуатационной надежности РПАЛ. Разработанные решения соответствуют направлениям развития современного машиностроительного производства и стратегии развития РФ. В условиях действующего машиностроительного предприятия точность оценки экономического эффекта требует применения робастных расчётных моделей, реализованных не только в виде алгоритмов, но и программ. В дальнейшем планируется разработать специальное программное обеспечение, позволяющее определить надежность перекомпонуемой рабочей позиции относительно позиции с жесткой межагрегатной связью.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена практическая проблема выбора абразивного инструмента на операции шлифования, заключающаяся в сложности назначения многочисленных характеристик инструмента и высоком влиянии квалификации инженера-технолога. Предлагается решение этой проблемы путем разработки программного обеспечения для автоматизированного выбора абразивного инструмента. Для разработки программного обеспечения необходим алгоритм, базирующийся на некоторой существующей методике выбора инструмента. В качестве базы выбрана методика из справочника Уральского НИИ абразивов и шлифования, учитывающая основные физические взаимосвязи и закономерности процессов высокоскоростной обработки. По методике построен укрупненный алгоритм, состоящий из девяти блоков и включающий выбор всех основных параметров абразивного инструмента. Алгоритм реализован в инструментальной среде Microsoft Visual на объектно-ориентированном языке программирования C#, в результате чего получено программное обеспечение, включающее в себя набор справочных таблиц и аппарат выбора необходимых значений из этих таблиц. Показан пример функционирования приложения: на основе введенных исходных данных, демонстрирующих некую производственную ситуацию, программное обеспечение выбирает три подходящих маркировки шлифовальных кругов по мере их предпочтительности. Использование разработанного программного обеспечения показало, что время, затрачиваемое на выбор шлифовального круга, составляет 10-30 с, на качество выбора квалификация инженера-технолога не влияет. В связи с этим разработанный программный модуль позволяет решить поставленную задачу, повысить эффективность обработки шлифованием и сократить время технологической подготовки производства.
Бесплатно
Разработка технологии пайки деталей из тантала и стали 12Х18Н10Т
Статья научная
В статье представлены результаты отработки технологии пайки деталей из тантала и нержавеющей стали 12Х18Н10Т с использованием припоя ВПр4. Конструкция паяемого узла представляет собой телескопическое соединение, в котором кольцо из стали 12Х18Н10Т охватывает танталовое диаметром 52 мм. Поскольку тантал со многими металлами образует интерметаллиды, наличие которых приводит к хрупкому разрушению паяных соединений, необходимо было определить условия, позволяющие предотвратить образование сплошных интерметаллидных прослоек в паяном шве. Одним из таких условий является отсутствие контакта тантала с компонентами припоя и стали. В качестве такого решения было выбрано защитное медное покрытие, получаемое наплавкой на танталовую деталь с последующей механической доработкой. В ходе работы проведены эксперименты по определению необходимой толщины медного покрытия при взаимодействии с расплавленным припоем. Анализ проведен на металлографических шлифах образцов припой – медь и паяных соединений с помощью электронной микроскопии зоны взаимодействия. При выбранных режимах пайки (выдержка при 1050 °С в течение шести минут, среда – аргон) взаимодействие припоя в виде цилиндра высотой 1 мм и диаметром 5 мм с медной пластинкой 3 мм происходит на глубину до 0,6 мм. Уменьшение толщины припоя до 0,3 мм, что соответствует паяльному зазору, образующемуся при нагреве деталей до температуры пайки, не привело к сквозному проникновению компонентов припоя через пластину меди толщиной 0,6 мм. Таким образом, по результатам экспериментов определена достаточная толщина медного слоя (не менее 0,6 мм), которая исключит проникновение к танталу элементов, образующих с ним интерметаллиды при пайке данной конструкции. Выполнена пайка образцов для механических испытаний на изгиб и натурных деталей. Рентгеноспектральным микроанализом шлифов подтверждено отсутствие интерметаллидов в системе тантал – медь – припой – сталь после пайки по выбранным режимам. Прочность паяных образцов с медным покрытием практически в два раза выше (398 МПа), чем прочность образцов без покрытия (212 МПа). Для других конструкций (габариты, материалы) и температурно-временных режимов пайки потребуется оценка минимальной толщины защитного покрытия, аналогично проведенной в этой работе.
Бесплатно
Распределение остаточных напряжений при дорновании с учетом повторных деформаций
Статья научная
В статье обоснована необходимость учета повторного деформирования при технологической операции дорнования или деформирующего протягивания, приведены экспериментальные распределения остаточных наряжений при дорновании. Представлено моделирование остаточных напряжений в полом толстостенном цилиндре при дорновании с учетом вторичных деформаций и повторного деформирования. Рассмотрены области, в которых прошли пластическое нагружение и упругая разгрузка, упругое нагружение и упругая разгрузка; приведены примеры моделирования окружных остаточных напряжений, т. е. результаты расчетного определения окружных остаточных напряжений в полом цилиндре по приведенным математическим моделям. Даны рекомендации по назначению количества дорнующих колец на дорнующем инструменте: их для формирования нужного распределения остаточных напряжений в приповерхностном слое достаточно двух, третье кольцо обеспечивает шероховатость. Рассмотрены особенности распределения окружных сжимающих остаточных напряжений в зонах вторичных и повторных деформаций; повторные деформации проявляются в приповерхностном слое, прилежащем к обработанной поверхности, т. е. остаточные напряжения от повторного деформирования накладываются на вторичные остаточные напряжения. Сформулированы подробные выводы по влиянию на остаточные напряжения в приповерхностном слое изменений давления (натяга) при дорновании, изменений толщины стенки цилиндра и изменений предела текучести обрабатываемого материала. Результаты моделирования не противоречат экспериментальным данным.
Бесплатно
