Забезпечення якості поверхневого шару деталей із порошкових матеріалів при шліфуванні

Abstract

Дисертація присвячена вирішенню комплексної науково-технічної задачі щодо формування поверхневого шару у деталей виготовлених методом порошкової металургії конструкційного призначення. Обґрунтовано математичну модель формування мікрорильєфа поверхневого шару деталі при абразивній обробці, що включають в себе процеси мікротріщиноутворення і різання-мікросколювання, розвиток яких визначається фізико-механічними властивостями матеріалу, характеристикою інструмента та пористістю деталі. Досліджено залежність шорсткості поверхні від технологічних параметрів операції шліфування, виведені аналітичні залежності для визначення висотних параметрів мікрорельєфу в поверхневому шарі деталі. Досліджено вплив температурного та силового фактора на якість поверхні при шліфуванні спечених порошкових матеріалів, виведені регресійні залежності для визначення температури різання та сил різання в процесі шліфування. Проведено оптимізацію структури та параметрів операції плоского шліфування та запропоновано шляхи зниження температури різання.

Диссертация посвящена решению комплексной научно-технической задачи по формированию поверхностного слоя в деталях изготовленных методом порошковой металлургии конструкционного назначения. Обоснованная математическая модель формирования микрорыльефа поверхностного слоя детали при абразивной обработке, которые включают у себя процессы микротрещинообразования и резания-микроскалывания, развитие которых определяется физико-механическими свойствами материала, характеристикой инструмента и пористостью детали. Исследована зависимость шероховатости поверхности от технологических параметров операции шлифования, выведенные аналитические зависимости для определения высотных параметров микрорельефа в поверхностном слое детали. Исследовано влияние температурного и силового фактора на качество поверхности при шлифовании спеченных порошковых материалов, выведены регрессионные зависимости для определения температуры резания и сил резания в процессе шлифования. Проведена оптимизация структуры и параметров операции плоского шлифования и предложены пути снижения температуры резания. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, выводов, списка использованной литературы и приложения. В первом разделе выполнен анализ литературных источников по вопросам финишной обработки абразивным инструментом спеченных пористых материалов, определены основные процессы, которые происходят при формировании поверхностного слоя детали и направления повышения эффективности шлифования. Во втором разделе разработана математическая модель формообразования микропрофиля поверхности пористой спеченной детали при финишной обработке абразивным инструментом. Обоснована физическая модель формирования микрорильефа поверхностного слоя детали при абразивной обработке, которые включают в себя процессы микротрещинооброзования и резание-микроскалывание, развитие которых определяется режимами резания, характеристикой инструмента и пористостью детали. В третьем разделе приведены результаты экспериментальных исследований влияния температуры резания и силы резания на качество поверхностного слоя материала при шлифовании спеченного пористого материала. В результате проведенных экспериментальных исследований со следующим регрессионным анализом данных получены расчетные зависимости радиальной и тангенциальной составляющих силы шлифования, температуры резания и шероховатости поверхности. Исследовано характер изменения твердости поверхности обрабатываемого образцу в зависимости от режимов резания. Проведено исследование влияния параметров режимов резания на уплотнение поверхностного слоя детали. В четвертом разделе проведена оптимизация структуры и параметров операции финишной обработки абразивным инструментом деталей из порошковых материалов методом линейного программирования. Проведено исследование относительно снижения температуры резания при шлифовании пористых спеченных материалов. Реализовано результаты теоретических и экспериментальных исследований в виде научно обоснованных рекомендации относительно выбора оптимальных условий высококачественной финишной абразивной обработки. Внедрены эффективные технологические процессы плоского шлифования деталей, которые изготовлены методом порошковой металлургии конструкционного назначения в действующее производство.

The thesis is dedicated to solving complex scientific and technical problem in forming of the surface layer of parts, produced by powder metallurgy, for structural purposes. Well founded physical model of formation of the surface layer microrelief of a part during abrasive machining, which includes processes of microcrack formation and cutting-microchipping, whose development is determined by the physical and mechanical properties of materials, tools and porosity characteristic of parts. It was investigated the dependence of surface roughness on technological parameters of grinding operations, derived analytical dependences for determining of parameters of microrelief height in the surface layer of a part. It was investigated the influence of temperature and power factor on the quality of the surface during grinding of sintered powder materials, derived regression dependences for determination of a cutting temperature and cutting force during grinding. It was optimized the structure and parameters of flat grinding operation and suggests ways to reduce cutting temperature.