Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Повышение стойкости режущего инструмента путем комбинированной магнитно-импульсной обработки

Диссертация: Повышение стойкости режущего инструмента путем комбинированной магнитно-импульсной обработки
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Предложена математическая модель процесса комбинированной МИО, позволяющая определять оптимальные напряженности магнитного поля для различных инструментальных сталей в зависимости от физических свойств сталей и частоты разрядного тока. Определение влияния напряженности импульса магнитного поля на микротвердость инструментальных сталей и установление оптимальных величин управляющих параметров… Читать ещё >

Содержание

  • 1. Обоснование метода поверхностного упрочнения
    • 1. 1. Влияние физико-механических характеристик сталей на износ
    • 1. 2. Анализ методов поверхностного упрочнения сталей
    • 1. 3. Особенности методов магнитной обработки сталей
    • 1. 4. Механизм магнитного упрочнения сталей
  • Выводы
  • 2. Моделирование комбинированной магнитно-импульсной обработки
    • 2. 1. Диффузия магнитного поля в обрабатываемый металл
    • 2. 2. Распределение энергии магнитного поля в металле
    • 2. 3. Дислокационная модель упрочнения
  • Выводы
  • 3. Экспериментальное исследование процесса комбинированной магнитно-импульсной обработай
    • 3. 1. Описание экспериментальной установки
    • 3. 2. Измерение импульсного тока
    • 3. 3. Методика проведения эксперимента
    • 3. 4. Результаты экспериментов
      • 3. 4. 1. Исследования обработки цилиндрической поверхности режущего инструмента
      • 3. 4. 2. Исследования обработки плоской поверхности режущего инструмента
      • 3. 4. 3. Исследования обработки сложной поверхности режущего инструмента
  • Выводы
  • 4. Инженерная методика расчета оборудования для комбинированной магнитно-импульсной обработки
    • 4. 1. Выбор структурной схемы комбинированной МИО
    • 4. 2. Функциональная схема и эффективность установки для комбинированной МИО
      • 4. 2. 1. Оценка эффективности магнитно-импульсной установки
      • 4. 2. 2. Требования к основным элементам установки
    • 4. 3. Методика расчета инструмента
    • 4. 4. Рекомендации по конструктивному исполнению индуктора с концентратором магнитного поля
  • Выводы

Повышение стойкости режущего инструмента путем комбинированной магнитно-импульсной обработки (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Непрерывное развитие производства машин предъявляет новые, более высокие требования к технологии машиностроения вообще и методам изготовления деталей в частности. В развитии отрасли технологии машиностроения совершенствование и создание новых методов обработки является одной из важнейших задач, без успешного решения которой немыслимо и совершенствование отрасли в целом. С точки зрения эффективности производства совершенствование и создание новых методов обработки в сравнении с другими направлениями развитая отрасли дает наиболее высокий экономический эффект. В частности, он в 3 — 4 раза выше, чем эффект от реализации разработок в области автоматизации. По степени влияния на уровень производства новые методы обработки и технологии вызывают наиболее радикальные изменения, приводя к его революционным преобразованиям.

Одним из перспективных направлений является применение новых наукоемких технологий на основе физико-химического модифицирования поверхностных слоев деталей и инструментов, направленных на повышение твердости и износостойкости. Значительная часть из них это методы обработки с применением концентрированных потоков энергий, которые в настоящее время распространены недостаточно широко (электронное, лазерное и магнитное упрочнение) [1.6]. Актуальность исследований в этом направлении обусловлена сложностью и недостаточной изученностью механизмов и эффектов, сопровождающих процессы упрочнения поверхностных слоев изделий с заранее заданными свойствами в условиях высоких скоростей энергетического воздействия.

Магнитное упрочнение на основе метода магнитно-импульсной обработки (МИО) обладает рядом преимуществ по сравнению с методами на основе воздействия других видов энергий, в частности: низкая себестоимости обработки, сохранение геометрии обработанных деталей, отсутствие расходных материалов и дополнительных агрессивных сред, простота технологической оснастки и экологическая чистота. В связи с этим, актуальна проблема создания эффективного и гибкого метода поверхностного упрочнения на базе существующих методов МИО, а также разработки его ашгаратурно-технологического оформления. Применение с этой целью локализованного импульсного магнитного поля высокой напряженности в комбинации с предварительным индукционным нагревом значительно интенсифицирует процесс упрочнения, уменьшая время обработки, применяемые мощности и, следовательно, экономические затраты на его реализацию. Несомненные достоинства этого способа потребовали разработки физико-математической модели и экспериментального исследования, что позволит выявить оптимальные энергетические и технологические параметры обработки для достижения наилучших физико-механических свойств обработанного поверхностного слоя. [7. .11].

Целью исследования является повышение стойкости режущего инструмента путем применения магнитно-импульсной обработки с предварительным индукционным нагревом.

Задачами, соответственными поставленной цели, являлись:

— анализ существующих способов поверхностного упрочнения инструментальных сталей на основе МИО, выявление недостатков, ограничивающих их применение в промышленности;

— разработка математической модели процесса комбинированной МИО и установление технологических параметров обработки;

— экспериментальное исследование влияния температуры предварительного нагрева обрабатываемой детали и напряженности магнитного поля на эффективность процесса магнитно-импульсного упрочнения;

— разработка технологии комбинированной МИО.

Решение поставленных задач позволит создать эффективный метод поверхностного упрочнения сталей, что значительно увеличит стойкость различных и инструментов.

Первый раздел посвящен анализу существующих методов поверхностного упрочнения сталейрассмотрению особенностей методов магнитной обработки и механизма магнитного упрочнения.

Втором разделе посвящен разработке физико-математической модели процесса МИО.

Третий раздел посвящен экспериментальным исследованиям, проводимым с целью выполнения следующих задач:

— доказательство преимущества комбинированного способа МИО, путем определения влияния температуры предварительного нагрева на микротвердость инструментальных сталей;

— определение влияния напряженности импульса магнитного поля на микротвердость инструментальных сталей и установление оптимальных величин управляющих параметров, позволяющих достичь максимальной эффективность упрочнения сталей;

— проверка адекватности математической модели процесса упрочнения и возможности ее применения для различных сталей;

— определение увеличения износостойкости обработанных инструментов по сравнению с необработанными.

В четвертом разделе обоснован выбор структурной схемы оборудования для комбинированной МИО и предложена методика инженерного расчета установок для обработки деталей с различными формами поверхностей исходя из условий наибольшей эффективности и произ вод ител ьности обработки.

В заключении перечислены основные результаты работы.

Данная работа выполнена с использованием лабораторной базы Бий-ского технологического института, кафедры «Производственная безопасность и управление качеством».

Автор выражает огромную благодарность научному руководителю Овчаренко Александру Григорьевичу за полезные замечания и консультации, поддержку и помощь в работе.

Выводы.

1. Обоснован выбор структурной схемы комбинированной МИО.

2. Разработана методика расчета индукторов с концентраторами магнитного поля для комбинированной МИО деталей с различными формами поверхностей (плоскость, цилиндр, конус).

3. Даны рекомендации по конструктивному исполнению индуктора, а также представлены требования к основным узлам установки для комбинированной МИО.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В итоге проведения исследовательской работы получены следующие результаты:

1. Усовершенствован существующий метод МИО, включающий предварительный индукционный нагрев обрабатываемого инструмента и использование индуктора с концентратором магнитного поля, что позволило увеличить стойкость режущего инструмента в 1,4 -2,0 раза.

2. Предложена математическая модель процесса комбинированной МИО, позволяющая определять оптимальные напряженности магнитного поля для различных инструментальных сталей в зависимости от физических свойств сталей и частоты разрядного тока.

3. Экспериментальные исследования влияния напряженности импульса магнитного поля и температуры предварительного нагрева на микротвердость поверхностного слоя инструментальных сталей подтвердили предложенную математическую модель процесса МИО. Для исследованных сталей предложена оптимальная температура предварительного нагрева, равная 500 °C.

4. Разработана инженерная методика расчета инструмента для комбинированной МИО, позволяющая определять геометрические параметры индуктора с концентратором магнитного поля и энергетические параметры основных узлов оборудования для обработки режущего инструмента из различных инструментальных сталей и с различными формами обрабатываемой поверхности.

Показать весь текст

Список литературы

  1. , A.B. Проявление эффектов локальной пластической деформации в поверхностных слоях стали при обработке концентрированными потоками энергии // Упрочняющие технологии и покрытия. 2006. -№ 7(19).-С.27−31.
  2. , H.H. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов / H.H. Рыкалин, A.A. Углов, И. В. Зуев, А. Н. Кокора. М: Машиностроение, 1988. — 484 с.
  3. , A.A. Воздействие концентрированных потоков энергии на материалы // Материаловедение. -1997. № 5. — С. 3−7.
  4. , В.Н. О структурных эффектах в зоне обработки материалов концентрированными потоками энергии / В. Н. Баранка, Ю.М. Дом-бровский, A.B. Шабаринов // Вестн. ДГТУ. 2003. — Т. 3. № 4 (18). — С. 445−451.
  5. , Б.В. Повышение стойкости инструмента и оснастки магнитной обработкой // Металлург. -1987. № 10. С. 46−47.
  6. , А.Г. Повышение износостойкости деталей комбинированной магнитно-импульсной обработкой / А. Г. Овчаренко, А. Ю. Козлюк // Обработка металлов. 2006. — № 2. — С.24−26.
  7. Козлюк, АЛО. Конкурентоспособность магнитно-импульсной обработки в машиностроении / А. Ю. Козлюк, А. Г. Овчаренко // Управление качеством образования, продукции и окружающей среды: матер. Всероссийской науч. практ. конф.- Бийск: АлтГТУ, 2006. — С.208−211.
  8. , А.П. Магнитно-импульсная обработка металлов / А. П. Есин, В. И. Пашкович // НИИМАШ. 1975. — Вып.14 (108) — С.42−49.
  9. , А.Г. Комбинированная магнитно-импульсная обработка режущего инструмента / А. Г. Овчаренко, А. Ю. Козлюк // Обработка металлов. 2004. — № 2. — С.8−9.
  10. Современные технологические системы в машиностроении: сборник тезисов докладов межд. школы-конференции Барнаул: АлтГТУ. -2005.-С. 105−107.
  11. , Т.Н. Прочность и износостойкость режущего инструмента / Т. Н. Лоладзе. -М.: Машиностроение. -1982. 320с.
  12. , В.В. Повышение стойкости инструмента методом ионной имплантации. Томск: Изд-во HTJI. — 2003. -120 с.
  13. , В.П. Прочность и износостойкость деталей машин: Учеб. Пособие для машиностр. спец. вузов. / В. П. Когаев, Ю. Н. Дроздов М.: Высш. школа. -1991. — 319 е.: ил.
  14. Заковоротный, В Л. Моделирование процесса изнашивания инструмента с помощью интегральных операторов / B.JI. Заковоротный, А. Д. Лукьянов, Д. А. Волошин, М. Б. Флек // СТИН. 2004 — № 3 — С.9−14.
  15. , Т.Н. Износ режущего инструмента / Т. Н. Лоладзе М.: Маш-гиз.-1958.-365с.
  16. , A.A. Энергодинамический механизм изнашивания контактирующих пар // Станки и инструмент. -1989. № 9. — С.45.
  17. , Г. М. Статистическое исследование взаимосвязи механических и триботехнических свойств сталей / Г. М. Сорокин, Б. П. Сафонов // Вестник машиностроения. 1997. — № 8. — С.З.
  18. , A.A. Влияние твердости материалов на изнашивание / A.A. Леонов, С. А. Леонов // Вестник машиностроения. 1991. — № 9. — С. 11.
  19. ГОСТ 2999–75 Металлы и сплавы. Метод измерения твердости по Вик-керсу.
  20. Полевой, CJH. Упрочнение металлов: Справочник / С. Н. Полевой, В. Д. Евдокимов М.: Машиностроение. -1986. — 320 е., ил.
  21. , Ю.В. Эффективные методы упрочнения стальных изделий. Куйбышев, кн. изд-во. — 1978. — 88с.
  22. , E.H. Термическая обработка металлов токами высокой частоты / E.H. Николаев, И. М. Коротан М.: Высш. школа. -1977.
  23. , М. Л. Термомеханическая обработка металлов и сплавов. Т. 2. М.: Металлургия. -1968. -1171 е., ил.
  24. , АЛ. Основы лазерного термоупрочнения сплавов / А. Н. Григорьянц, А. Н. Сафонов М.: Высшая школа. -1988. — 297 с.
  25. , Б.В. Магнитное упрочнение инструмента и деталей машин. М.: Машиностроение -1989. -112 е., ил.
  26. , Ю.М. Магнитно-абразивная и магнитная обработки изделий и режущих инструментов Л.: Машиностроение. -1986. -172 с.
  27. , МЛ. Термическая обработка стальных изделий в магнитном поле / M.JI. Бернштейн, В. Н. Пустовой М.: Машиностроение. -1987.-256 с.
  28. , Ю.А. О стойкостных зависимостях сверл, подвергнутых магнитной обработке // Труды Горьковского политехнического института. Вып. 39. -1977. — С 36−39.
  29. , Д.Н. О природе повышения износостойкости деталей и инструмента магнитной обработкой / Д. Н. Гаркунов, Г. И. Сураинов, Г. Б. Коптяева // Трение и износ. -1982. № 2. — С 496 — 498.
  30. , М.Т. Изучение влияния магнитного поля на стойкость быстрорежущего инструмента / М. Т. Галей, B.C. Ашехнин // Станки и инструмент. -1981. -№ 6. С. 31−34.
  31. , АД. Некоторые вопросы влияния магнитного поля на стой-костные характеристики режущего инструмента // Труды Уфимского политехнического института. Вып. 77. -1975. — С. 176−178.
  32. , Э.К. Магнитный резонанс в металлах. М.: Мир. — 1976. -486 с.
  33. Патент 2 244 023 Российская Федерация, МПК7 С21 D 1/04, 9/22.
  34. Способ повышения износостойкости металлорежущего инструмента из инструментальных сталей путем магнитно-импульсной обработки с предварительным нагревом и установка для его осуществления / А. Г. Овчаренко, С. А. Ольховой. Опубл. 10.01.05.
  35. , И.И. Политехнический словарь. М.: Советская Энциклопедия. -1976. — 608 е., ил.
  36. , А.А. Теория магнетизма, магнитные материалы и элементы. Учебник для специальности «Полупроводники и диэлектрики» вузов. М.: Высш. школа. -1972. — 288 е., ил.
  37. , В.А. Курс лекций- http://www.ispu.ru/librarv/lessons/poletaev/
  38. , А.П. Справочник инженера-технолога в машиностроении / А. П. Бабичев и др. Ростов н/Д.: Феникс. — 2005. — 541. е., ил.
  39. , Г. Сверхсильные импульсные магнитные поля. М.: Мир. -1972.
  40. , В.А. Оборудование для импульсного намагничивания и контроля постоянных магнитов. М.: Энергоатомиздат. — 1986. — 88 с.
  41. , Б.В. Магнитное упрочнение рессор и пружин / Б. В. Малыгин, С. А. Тихонов, С. А. Меньдельсон // Металлург. 1987. — № 10. -С 46−47.
  42. , Б.В. Магнитно-импульсное упрочнение деталей машин и инструментов / Б. В. Малыгин, И. А. Семенникова //Станки и инструмент. -1989. № 4. — С. 13−16.
  43. , В.Н. Ударная вязкость и структурные изменения в быстрорежущей стали после ОИМП / В. Н. Бузыкин, Н. А. Бутылкина, А. Е. Лукьянов // магнитные и другие нетрадиционные технологии. Ботев-град.-1989. -С. 218−223.
  44. , Б.Н. Материаловедение: Учебник для высших технических учебных заведений / Б. Н. Арзамасов, И. И. Сидоркин, Г. Ф. Косолапое и др.- Под общ. ред. Б. Н. Арзамасова. 2-е изд., испр. и доп. — М.: Машиностроение. -1986. — 384 е., ил.
  45. , Ж. Дислокации. М.: Мир. -1967. — 643 с.
  46. , Н.Г. Физические основы прочности и пластичности металлов: Учеб пособие. СП.: издательство СПбГПУ. — 2004. — 92 е., ил.
  47. , В.И. Подвижность дислокаций в потенциальном рельефе Пайерлса. // Динамика дислокаций. Киев.: Наукова думка. — 1975. -С. 7−26.
  48. , СЛ. Подвижность дислокаций в кристаллах / С. А. Ерофеева, Ю. А. Осиньян // Динамика дислокаций. Киев.: Наукова думка. -1975.- С. 26−30.
  49. , Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука. — 1978. -790 с.
  50. , Дж. Теория дислокаций / Дж. Хирт, И. Лоте. М.: Атомиздат. 1972.-599 с.
  51. Фрид ель, Ж. Дислокации. М.: Мир. — 1967. — 623 с.
  52. Свойства элементов: Справочник / Под ред. Самсонова. М.: Металлургия. -1967. — 599 с.
  53. ГОСТ 14 959–79 Прокат из рессорно-пружинной углеродистой и легированной стали. Технические условия.
  54. , Ю.Я. Дислокационная физика твердого тела / Ю. Я. Осипьян, 1. B.И. Никитенко. М. -1985.
  55. , А.С. Физика прочности и пластичности. М.: Металлургия. -1972.-С. 186−214.
  56. , В.И. Подвижность дислокаций в потенциальном рельефе Пайерлса. // Динамика дислокаций. Киев.: Наукова думка. — 1975.1. C. 7−26.
  57. , Л.Х. Дислокации и пластическое течение в кристаллах. -М.: Металлургиздат. -1958. 267 с.
  58. , Н.И. Справочник по элементарной физике / Н. И. Кошин, М. Г. Ширкевич 10-е изд., испр. и доп. — М.: Наука. — 1988. — 256 е., ил.
  59. Металловедение и термическая обработка металлов. Учебник для вузов. 3-е изд. М.: Металлургия. -1984. 360 с.
  60. , В.В. Измерение импульсных магнитных и электрических полей / В. В. Панин, Б. М. Степанов М.: Энергоатомиздат. — 1987. — 120 е., ил.
  61. , В.П. Бесконтактное измерение сильных импульсных токов /
  62. B.IL Мязин, В. В. Панин, В. В. Паршин // Электронная измерительная техника. М.: Атомиздат. — 1978. — Вып. 1.
  63. , Г. А. Высоковольтный электрический разряд в силовых импульсных системах / Г. А. Гулый, П. П. Малюшевский. Под редакцией Г. А. Гулого. Киев: Наук, думка. -1977.
  64. Аленнн^С.В. Анализ метрологических характеристик индукционных электрометрических преобразователей / C.B. Аленин, В. В. Панин, В. В. Паршин. М.: Энергоатомиздат. -1983.
  65. , Н.А. Практическая металлография. М.: Высш. школа. -1987.-240 с.
  66. , Б.Ё. Лабораторные работы по технологии металлов. М.: Машиностроение. -1969. — 208 с.
  67. , П.М. Основы научных исследований / П. М. Мальцев, Н. А. Емельянов Киев: Вища школа. Головное изд-во. -1982. -192 с.
  68. , Е.А. Измерение параметров постоянных магнитов. -Киев: Техника. -1977. -152 с.
  69. Бочка рев, О.В. О намагничивании постоянных магнитов от импульсных конденсаторных установок // Электротехника. 1971. — № 6. -С.52−53.
  70. , Г. С. Высоковольтные импульсные конденсаторы. JL: Энергия. -1973. -176 с.
  71. Белый, ELB. Справочник по магнитно-импульсной обработке металлов / И. В. Белый, С. М. Фертик, JI.T. Хименко. Харьков.: Вища школа. -1977.-168 с.
  72. , В.Г. Высокоэнергитические импульсные методы обработки металлов / В. Г. Степанов, И. А. Шавров. Л.: Машиностроение. -1975. -278 с.
  73. , С.Н. Влияние импульсных полей на усталость быстрорежущей стали / С. Н. Постников, A.A. Черников // Электронная обработка материалов. -1981. № 4. — С. 65−68.
  74. Способы испытания металлов и сплавов. Справочник / Под ред. А. И. Власова. М. Машиностроение. — 1983. — 320 с.
  75. Методика измерения микротвердости
  76. Метод измерения микротвердости на приборе ПМТ-3 основан на измерении линейной величины диагонали отпечатка, получаемого от вдавливания алмазной пирамиды в исследуемый материал с определенной нагрузкой.
  77. В первую очередь, для получения отпечатка и его измерения, проверяется чувствительность нагружающего механизма, и регулируется в случае ее нарушения.
  78. Далее производится проверка (определение) масштаба увеличения.
  79. Перед началом работ на приборе необходимо проверить его центровку. Микротвердомер должен быть отцентрирован так, чтобы отпечаток, получаемый от вдавливания алмазной пирамиды, располагался приблизительно в центре поля зрения.
  80. Выполнение работ по измерению микротвердости на приборе ПМТ-3 организуется следующим образом:
  81. Контролируемый образец закрепляется на планке предметного столика таким образом, чтобы измеряемая поверхность располагалась параллельно рабочей плоскости столика.
  82. На утолщенную часть штока нагружающего механизма помещается груз (для проведения измерения использовался груз массой 100 г.).
  83. При крайнем правом положении столика выбирается место на объекте.
  84. Предметный столик поворачивают против часовой стрелки до упора, избегая толчков при подведении его к упору.
  85. Медленным поворотом рукоятки арретира против часовой стрелки опускают шток до касания алмазом поверхности исследуемого образца, и после выдержки (5 сек.) рукоятку возвращают в исходное положение.
  86. Предметный столик поворачивают в прежнее положение до упора.
  87. При помощи окулярного микрометра измеряют диагональ отпечатка.
  88. Рисунок 1 Изображение измерения диагонали отпечатка
  89. Производят отсчет по измерительному барабану окуляр-микрометра. Разница отсчетов, деленная на коэффициент масштаба, дает измеренную величину диагонали отпечатка.
  90. Значение твердости определяют по графику, в зависимости от величины диагонали отпечатка.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!