Ультразвуковое формирование микрорельефа поверхностей деталей и химическая модификация фторактивными смазочными композициями
Рассмотрение вопросов эффективного формирования микрорельефа поверхностей деталей с помощью воздействия ультразвуковых колебаний, одновременно способствующих активации фторактивных смазочных композиций. Увеличение износостойкости поверхностного слоя.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 21.11.2018 |
Размер файла | 102,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Самарский государственный технический университет
Ультразвуковое формирование микрорельефа поверхностей деталей и химическая модификация фторактивными смазочными композициями
В.Г. Шуваев
Аннотация
В статье рассматриваются вопросы эффективного формирования микрорельефа поверхностей деталей с помощью воздействия ультразвуковых колебаний, которые одновременно способствуют активации фторактивных смазочных композиций.
Ключевые слова: поверхность; микрорельеф; ультразвук; фторполимеры; активация.
Annotation
ULTRASOUND FORMING PART surface microrelief and chemical modification of the lubricant composition FTORAKTIVNYMI
Shuvaev V.G. Samara State Technical University
The article deals with the efficient formation of surface microrelief parts using ultrasonic vibration effects that simultaneously promote activation ftoraktivnyh lubricant compositions.
Keywords: surface; microrelief; ultrasound; fluoropolymers; activation.
Основная часть
Одним из перспективных направлений упрочняющей обработки посредством поверхностного пластического деформирования, обеспечивающего получение оптимальных параметров качества поверхности, является создание на обработанных поверхностях частично или полностью регулярного микрорельефа. Для этих целей в последнее время находит технологическое применение ультразвук, что определяется его высокой адаптивностью к существующим технологиям, гибкостью и эффективностью концентрации и фокусировки, возможностью применения ультразвука в широком диапазоне интенсивностей и частот. Все это позволяет применять ультразвуковые технологии как в качестве основных, так и в качестве вспомогательных, позволяющих резко интенсифицировать технологический процесс и существенно повысить его качественные характеристики. Применение ультразвуковых колебаний является средством активного воздействия на структуру твердых тел и процессы их контактного взаимодействия, в том числе и на формирование микрорельефа [1].
Известно, что через непродолжительное время приработки в любой паре трения происходит существенное отличие свойств материала поверхностного слоя глубиной порядка нескольких микрометров от состояния материала после технологической обработки [2]. С целью придания твердой поверхности антифрикционных, антиоксидантных, антикоррозионных, гидрофобных и антиадгезионных свойств создают многофункциональные защитные нанопленки на основе фторактивных смазочных композиций (например «Эпилам» производства СанктПетербургской компании «Автостанкопром») [3]. Для эффективного практического применения фторактивных композиций необходимо разработать методы и средства активации и управления параметрами хемосорбции с обрабатываемой поверхностью. Одним из методов решения указанной проблемы является применение ультразвуковых колебаний, способствующих активации фторполимеров, ускорению диффузионных и адгезионных процессов при нанесении покрытий. Химическая модификация происходит в результате приработки поверхности образца в среде смазочного материала под действием ультразвуковых колебаний, проникающих в слой жидкой фазы покрытия, изменяя его структуру. В процессе силового контактного взаимодействия при ультразвуковом формировании микрорельефа, под действием высоких давлений и температур в зоне фактического пятна касания происходит деструкция молекул фторактивных смазочных композиций с образованием активных центров и их химическое взаимодействие с металлом. При ультразвуковой активации полимерной композиции фторсодержащие макромолекулы приобретают свойства, совершенно отличные от свойств тех составных единиц, из которых они построены. При этом изза малости температуры термодеструкции смазочных материалов по отношению к температуре фазовых переходов в металле, в процессе модификации сохраняется исходная кристалллическая структура в поверхностном слое образца, но меняется его химический состав.
Для практической реализации ультразвукового формирования микрорельефа с одновременной химической модификацией поверхности детали фторактивными смазочными композициями были разработаны способ и устройства, позволяющие формировать сложное вибрационное движение [4, 5]. Если механическая система участвует в колебаниях, которые происходят в двух направлениях, а именно вдоль осей x и y прямоугольной системы координат
то результирующее отклонение в момент времени t определяется как их векторная сумма. В нашем случае практический интерес представляет изучение траектории движения инструмента при сложении колебаний, описываемых вышеприведенными уравнениями. Если соединить результирующие отклонения в различные моменты времени линией, то получается траектория результирующих колебаний в плоскости x, y, а возникающие сложные кривые называют фигурами Лиссажу. Форма фигуры Лиссажу зависит от отношения частот и разности начальных фаз, причем форма остается неизменной, если отношение частот представляет собой рациональное число. Формируемые траектории дополнительно накладываются на основное колебательное воздействие вдоль оси z, что приводит к созданию сложного вибрационного воздействия, позволяющего полнее использовать возможности ультразвука.
С целью повышения эффективности и расширения возможностей ультразвуковой обработки поверхностей предложено применение трёхмерного вибрационного поля с раздельным управлением колебательными движениями по каждой координате [4].
На рис. 1 изображена структурная схема ультразвукового устройства для формирования микрорельефа поверхности и одновременной активации полимерной композиции.
Устройство содержит концентратор 1 на выходном конце которого размещается деформирующий элемент в виде шарика 2. С входным концом концентратора соединены волноводы 3, 4, 5, которые связаны с магнитострикционными преобразователя ми 6, 7, 8. Преобразователи закрепляются на стойках 9, установленных на плите 10.
Рис. 1 Ультразвуковое устройство для формирования микрорельефа и активации фторактивных композиций.
Ультразвуковые продольные колебания, создаваемые магнитострикционным преобразователем 8, через волновод 5 и концентратор передаются деформирующему элементу, который получает продольные колебания с частотой 1800023000 Гц и амплитудой до 1020 мкм. Одновременно концентраторы 6 и 7 через волноводы 3 и 4 передают поперечные колебания в двух перпендикулярных плоскостях на концентратор 1, формируя фигуры Лиссажу.
Устройство может быть размещено на суппорте токарного станка, причем обрабатываемая деталь 11 устанавливается в патроне или центрах. Усилие прижима концентратора с деформирующим элементом к обрабатываемой поверхности детали создается за счет поперечного перемещения суппорта станка. Подача смазочной композиции на обрабатываемую поверхность детали 11 осуществляется из резервуара 12. В качестве источников ультразвуковых колебаний могут быть использованы ультразвуковые генераторы типа УЗГ 34, к которым подключаются магнитострикционные преобразователи.
Таким образом, формирование объемных трёхмерных ультразвуковых упругих колебательных воздействий существенно расширяет технологические возможности ультразвуковой обработки поверхностей, позволяет использовать большее число управляющих воздействий на поверхностный слой деталей, повысить гибкость поверхностного пластического деформирования и нанесения покрытий. Введение в зону деформации ультразвуковых колебаний привело к увеличению износостойкости поверхностного слоя в 1,5 - 2 раза по сравнению с традиционными способами, площадь относительной опорной поверхности увеличивается на 35 - 50 % при глубине наклепанного слоя до 1 мм.
Список литературы
микрорельеф поверхность фторактивный ультразвуковой
1. Шуваев В.Г., Папшев В.А., Шуваев И.В. Инструмент для формирования параметров качества поверхностного слоя деталей при ультразвуковой финишной обработке // СТИН. 2012. № 10. С. 37-40.
2. Трибология. Исследования и приложения: опыт США и стран СНГ. Под ред. В.А. Белого, К. Лудемы, Н.К. Мышкина. М.: Машиностроение, НьюЙорк: Амертон пресс, 1993. 454 с.
3. Вохидов А., Мисюряев А. Многофункциональные фторактивные нанопленки: актуальные проблемы//Наноиндустрия. № 5 (51), 2014. С. 40-44.
4. Патент РФ № 2393076. Способ ультразвуковой финишной обработки наружных цилиндрических поверхностей / В.Г. Шуваев, В.А. Папшев, И.В. Шуваев // 21.06.2010. Бюл. № 18.
5. Патент РФ на полезную модель № 143794. Устройство для ультразвуковой финишной обработки наружных цилиндрических поверхностей вращающихся деталей/В.Г. Шуваев, М.С. Горобец// 27.07.2014. Бюл. № 21.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Геометрические параметры и физико-механическое состояние поверхностного слоя деталей. Граничный и поверхностный слой. Влияние механической обработки, состояния поверхностного слоя заготовки и шероховатости на эксплуатационные свойства деталей машин.
презентация [1,9 M], добавлен 26.10.2013Методы получения заготовок. Производство деталей машин. Эксплуатационные свойства деталей, группы показателей. Понятия размера, формы, расположение поверхностей, твердости материалов, химический состав, шероховатость. Качество поверхностного слоя.
реферат [8,7 M], добавлен 30.01.2011Проектирования технологических процессов обработки деталей. Базирование и точность обработки деталей. Качество поверхностей деталей машин. Определение припусков на механическую обработку. Обработка зубчатых, плоских, резьбовых, шлицевых поверхностей.
курс лекций [7,7 M], добавлен 23.05.2010Черновое обтачивание цилиндрических поверхностей: правые и левые резцы, элементы их головки и форма передней поверхности. Точность размеров деталей и шероховатость поверхностей. Подготовка станка к чистовой обработке и отделке, закрепление деталей.
реферат [6,8 M], добавлен 18.03.2011Надежность машин и механизмов как важнейшее эксплуатационное свойство. Методы проектирования и конструирования, направленные на повышение надежности. Изучение влияния методов обработки на формирование физико-механических свойств поверхностного слоя.
реферат [303,6 K], добавлен 18.04.2016Методика выбора оптимальных маршрутов обработки элементарных поверхностей деталей машин: плоскостей и торцев, наружных и внутренних цилиндрических. Выбор маршрутов обработки зубчатых и резьбовых поверхностей, отверстий. Суммарный коэффициент трудоемкости.
методичка [232,5 K], добавлен 21.11.2012Характеристика узла с точки зрения износа. Определение допустимых величин и размеров изношенных поверхностей деталей, поступающих на восстановление. Определение величины наращиваемого слоя при восстановлении деталей. Расчет себестоимости восстановления.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 23.01.2013Показатели качества, физико-механические и химические свойства поверхностного слоя деталей машин. Обзор методов оценки фрактальной размерности профиля инженерной поверхности. Моделирование поверхности при решении контактных задач с учетом шероховатости.
контрольная работа [3,6 M], добавлен 23.12.2015Срок службы промышленного оборудования определяется износом деталей, изменением размеров, формы, массы или состояния их поверхностей вследствие изнашивания, т. е. остаточной деформации от действующих нагрузок, из-за разрушения верхнего слоя при трении.
реферат [103,0 K], добавлен 07.07.2008Выбор способов восстановления различных поверхностей деталей. Проектирование маршрутов и операций по восстановлению деталей. Порядок вибродуговой наплавки, плазменная наплавка, процесс гальванического наращивания. Обработка деталей после наплавки.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 15.08.2010Методика расчета и условные обозначения допусков формы и расположения поверхностей деталей машин, примеры выполнения рабочих чертежей типовых деталей. Определение параметров валов и осей, зубчатых колес, крышек подшипниковых узлов, деталей редукторов.
методичка [2,2 M], добавлен 07.12.2015Изучение химико-термической обработки металлов и сплавов. Характеристика возможностей методов отделочно-упрочняющей обработки для повышения износостойкости поверхностей. Описание фосфорирования, наплавки легированного металла и алмазного выглаживания.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 01.12.2013Изнашивание деталей механизмов в процессе эксплуатации. Описание условий эксплуатации узла трения подшипников качения. Основные виды изнашивания и формы поверхностей изношенных деталей. Задиры поверхности дорожек и тел качения в виде глубоких царапин.
контрольная работа [179,9 K], добавлен 18.10.2012Определение наибольших, наименьших предельных размеров и допусков размеров деталей, входящих в соединение. Характеристика формы и расположения поверхностей подшипника. Установление степени точности. Описание средств измерения шероховатости поверхностей.
курсовая работа [394,9 K], добавлен 17.12.2014Выбор методов и этапов обработки поверхностей. Классификация моделей станков: токарно-винторезные, сверлильно-фрезерно-расточные, круглошлифовальные, внутришлифовальные. Расчет режимов резания на обработку поверхностей. Нормирование операций и переходов.
курсовая работа [244,7 K], добавлен 25.03.2015Склеивание как неразъемное соединение деталей изделий путем обмазки соединяемых поверхностей изделия веществом. Краткая характеристика преимуществ применения двухкомпонентных клеев и высокопрочных клейких лент. Химические методы обработки поверхностей.
презентация [818,5 K], добавлен 11.12.2016Применение метода обработки без снятия стружки для деталей с ужесточением эксплуатационных характеристик машин. Данный метод обработки основан на использовании пластических свойств металлов. Обкатывание, раскатывание и алмазное выглаживание поверхностей.
реферат [508,5 K], добавлен 20.08.2010Разработка способа обработки для нанесения микрорельефа на сальниковые шейки деталей ВАЗ. Факторы, обеспечивающие возникновение остаточных напряжений сжатия и повышение микротвердости поверхности. Описание основных вредных производственных факторов.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 29.09.2010Обработка поверхностей инструментальной оснастки лазерным излучением. Структурные составляющие модифицированного слоя легированных сталей. Изменение скорости лазерной обработки поверхностного слоя. Распределение микротвердости в поверхностном слое.
статья [602,6 K], добавлен 29.06.2015Обеспечение износостойкости и определение предельно величин износа зубчатой муфты шестеренного вала и посадки полумуфты на вал. Выбор системы смазывания и смазочного материала в линии привода клети. Способ восстановления изношенных поверхностей деталей.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 28.03.2014