МЕТОДИКА УПРАВЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯМИ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ВОЕННОЙ ТЕХНИКИ ПРИ ШЛИФОВАНИИ Агошков А.В.

Рязанское высшее воздушно-десантное командное училище имени генерала армии В.Ф. Маргелова


Номер: 5-1
Год: 2014
Страницы: 42-45
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

качество поверхности, шлифование, военная техника, surface quality, grinding, military equipment

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В настоящей статье описывается проблема выбора методов и условий шлифования поверхностей деталей военной техники с целью повышения качества ремонта деталей военной техники.

Текст научной статьи

Своевременное и качественное восстановление вышедшей из строя военной техники (ВТ) имеет решающее значение для поддержания мобильности и боеспособности войск на необходимом уровне. Опыт боевых действий в локальных конфликтах свидетельствует о том, что более 40% ВТ выходит из строя по причине отказа двигателей. Незапланированный выход из строя ВТ, является причиной существенной потери времени снижающей оперативность и маневренность действий войск, а следовательно, их боеготовность при решении боевых задач. В этих условиях, до 30 % от общего задания по ремонту возлагается на стационарные ремонтные предприятия и предприятия промышленности по обеспечению войсковых ремонтных органов капитально отремонтированными и новыми агрегатами. При этом одним из основных факторов, определяющих недостаточно надежную работу капитально отремонтированных двигателей, является низкий ресурс восстановленных поверхностей трения. К тому же, существующие технологии восстановления и обработки поверхностей деталей ВТ, применяемые на ремонтных предприятиях военно-промышленного комплекса (ВПК) страны не в полной мере обеспечивают выполнение производственных заданий в срок в военное время [Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден,5]. Таким образом, проблема повышения качества ремонта деталей ВТ, как в мирное, так и в военное время, является одной из актуальных задач, решаемых научно-исследовательскими организациями, производственными и ремонтными предприятиями ВПК РФ. Вопросы разработки и внедрения на ремонтных предприятиях ВПК страны эффективных способов управления показателями качества восстановленных поверхностей деталей ВТ, обеспечивающих готовность двигателя к восприятию максимальных эксплуатационных нагрузок, являются достаточно актуальными. Преобладающей причиной потери работоспособности выступает износ деталей сопряжении кривошипно-шатунного механизма и цилиндро-поршневой группы, валов агрегатов трансмиссии, обуславливающий снятие с эксплуатации около 80 % двигателей как до, так и после капитального ремонта и от 65 % до 97 % других агрегатов. [Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден,15] После капитального ремонта в два и более раза увеличивается количество выхода из строя коленчатого вала, составляющее до 14,7 % от общего числа отказов двигателей. Низкий ресурс деталей агрегатов ВТ после капитального ремонта позволяет сделать вывод, что используемые в ремонтном производстве способы восстановления и обработки деталей машин , недостаточно эффективны. Это диктует необходимость внедрения в ремонтное производство прогрессивных способов восстановления, обеспечивающих высокую износостойкость детали без снижения ее усталостной выносливости после окончательной обработки. В этой связи «Концепция развития парка ВАТ ВС РФ в период 2006-2020 гг.» предусматривая «возрастные» показатели парка ВАТ и в то же время насыщение новой современной техникой, диктует необходимость проведения исследований по разработке нового технологического оснащения, рекомендаций и методик обработки как заводских, так и восстановленных поверхностей деталей ВТ. [Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден,12] Анализ работ ученых: В. Кудинова, А. Хасуй, А. Белого, Д. Гаркунова, Е. Маслова, А. Кутькова, А. Маталина, В. Анциферова, А. Коберниченко, В. Яркина, В. Ефремова, О. Быкадоровой, В. Прилуцкого, Е. Медведевой позволяет сформировать вывод о том, что физико-химические свойства покрытий, определяющие износостойкость трибосопряжений могут изменяться при последующей механической обработке и прежде всего при шлифовании. Твердость шлифовального круга оказывает влияние на режущие свойства и его кромкостойкость, а также на характер интенсивности изнашивания в процессе шлифования. Наибольшая стабильность и экономичность процесса достигается при самозатачивании круга за счет преобладающего скалывания абразивных зерен и образования новых режущих кромок, что способствует сбрасыванию прилипающих к зерну стружек. Данный процесс существенно влияет на качество обработанной поверхности, так как напыленная поверхность пористая и возможно внедрение частичек абразивных зерен и стружки в обрабатываемую поверхность. Это может быть важным фактором снижения износостойкости покрытия. В ряде работ [3,Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден,Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден] установлено, что существенное влияние на износостойкость детали и структурные изменения металла поверхностного слоя, оказывают тепловые явления при шлифовании абразивным инструментом. Процесс шлифования сопровождается значительным выделением теплоты в зоне контакта шлифовального круга с металлом, в результате чего происходит нагрев контактирующих слоев шлифовального круга и обрабатываемого материала. Мгновенная температура изменяется в пределах от 150 до 1200°С. Высокие температуры шлифования вызывают дефекты в поверхностном слое детали (прижоги, трещины), снижающие качество восстановленной детали. Основной причиной возникновения этих дефектов является тепло, выделяющееся при шлифовании. В настоящее время накоплен обширный теоретический и экспериментальный материал, на базе которого предприняты попытки формирования научных основ технологии обработки поверхностей, включая разработку различных моделей управления процессами абразивных и комбинированных методов обработки, формирования качества поверхностного слоя детали [Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден]. Однако, вопрос о методике управления показателями качества поверхности деталей ВТ при шлифовании остается открытым. Одним из важнейших показателей качества восстановленной поверхности шлифованием являются геометрические характеристики поверхности: шероховатость и волнистость. Для достижения необходимого качества обрабатываемой поверхности и управления им необходимо нормировать, технологически обеспечивать и контролировать неровности поверхности. Технологическое обеспечение заданных норм требует выявления формы и интенсивности связей неровностей поверхности с конкретными технологическими факторами, т.е. условиями формообразования. Анализ результатов исследований по формированию высоты профиля шероховатости при различных методах обработки шлифованием [Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден,Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден,Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден] позволяет сделать вывод, что на образование шероховатости при всех методах шлифования оказывают влияние следующие факторы: геометрия рабочей части абразивного зерна круга и кинематика его рабочего движения; колебательные перемещения инструмента относительно обрабатываемой поверхности; упругие и пластические деформации обрабатываемого материала в зоне контакта с рабочим инструментом; шероховатость рабочей части абразивного зерна; вырывы частиц обрабатываемого материала [Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден,174;Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден,5]. В зависимости от условий обработки степень влияния каждого из этих факторов на образование шероховатости будет различной. Первые четыре фактора вызывают образование систематической составляющей профиля шероховатости, которая может быть описана математически. Пятый фактор вызывает образование случайной составляющей профиля и определяет разброс или дисперсию параметров шероховатости. Как известно, такие параметры шероховатости поверхности как Rа (среднее арифметическое отклонение профиля), Sm (средний шаг неровностей профиля), а также такой параметр качества поверхностного слоя, как Нµ (поверхностная микротвердость), оказывают существенное влияние на коэффициент трения и износостойкость, а также сопротивление усталости, герметичность соединений, коррозионную стойкость деталей [Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден,196] и являются, пожалуй, самыми значимыми характеристиками качества поверхности с точки зрения их взаимосвязи с эксплуатационными свойствами деталей. Из нормируемых параметров качества поверхностей деталей (ГОСТ 2789-73): Ra, Sm, Rz, (высота неровностей профиля по десяти точкам), Rmax (наибольшая высота неровностей профиля), S (средний шаг местных выступов профиля), tр (относительная опорная длина профиля). Именно Ra и Sm рекомендуются для нормирования, как оказывающие основное влияние на эксплуатационные свойства деталей [Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден,214]. В процессе обработки детали на ее поверхности возникают неровности: в поверхностном слое изменяется структура, фазовый и химический состав, возникают остаточные напряжения, поэтому технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств деталей представляют собой наиболее важные направления механической обработки деталей и такие параметры качества поверхности, как Ra, Sm, и Нµ могут быть обеспечены технологическими методами. Вследствие волнистости и шероховатости сопрягаемых поверхностей фактическая площадь контакта значительно меньше номинальной, что ведет к увеличению удельных давлений, нарушению масляной пленки, разрушению и деформированию выступающих неровностей, поэтому грубые поверхности имеют низкую износостойкость. Наличие микронеровностей вызывает концентрацию напряжений во впадинах гребешков, что приводит к появлению трещин и снижает прочность деталей (особенно работающих при знакопеременных нагрузках). В последнее время поверхностный слой рассматривается на микро - и нано уровне, изучаются свойства самих дефектов, природа их образования и миграции, возможность накопления и аннигиляции, положительный и отрицательный характер влияния на контакт двух поверхностей, масштаб и т.д. Таким образом под поверхностным слоем понимается специфическое кристаллическое тело, обладающее анизотропией физических и механических свойств. Свойства поверхностного слоя должны непременно влиять на служебное назначение контакта двух и более тел. Возникает необходимость более глубоко рассмотреть в научном аспекте такое влияние. Безусловно, шероховатость контактирующих поверхностей остается по - прежнему одной из основных характеристик соединения, но, очевидно, этот есть и другая причина, влияющая на контакт одновременно с первой. Она, по - видимому имеет энергетическую природу. Такая причина может существенно повлиять на коэффициент трения. Процессы, протекающие в поверхностных слоях на микроскопическом уровне: искажение кристаллической решетки, появление вакансий, дислокаций и т.д., являются основой, определяющей поведение материалов на нано уровне в процессе эксплуатации. Появление каждого дефекта влечет за собой соответствующее изменение общего состояния поверхностного слоя, характеризуемого внутренней энергией. Таким образом, в процессе контакта двух поверхностей активируются самоорганизующиеся диссипативные процессы, в результате которых в деформируемом материале, перед разрушением микрослоев, вместо ожидаемого в синергетическом смысле хаоса наблюдаются высокоупорядоченные структуры, т.е. из системы непрерывно «откачивается» энтропия, образуемая в ходе накопления дефектов, которые в свою очередь формируются в результате технологического воздействия [Ошибка: источник перёкрестной ссылки не найден]. Вывод: Таким образом, учитывая вышеизложенное, приходим к выводу, что существует проблема выбора методов и условий шлифования поверхностей деталей, решение которой предлагается разработкой методики управления показателями качества поверхности, которая будет содержать рекомендации по выбору абразивных или комбинированных методов обработки в зависимости от способов восстановления деталей с целью обеспечения необходимого уровня качества обработанной поверхности.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.