ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ И ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ПРИ ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННОЙ ОБРАБОТКЕ
Аннотация и ключевые слова
Аннотация (русский):
Представлены обобщенные результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния условий электроэрозионной обработки на параметры усталостной прочности и износостойкости деталей машин. Приведены теоретические и эмпирические зависимости, описывающие взаимосвязь условий электроэрозионной обработки с параметрами усталостной прочности и износостойкости. Определена степень влияния режимов электроэрозионной обработки на параметры усталостной прочности и износостойкости.

Ключевые слова:
усталостная прочность, износостойкость, электроэрозионная обработка, длительность импульса, напряжение, сила тока
Текст
Текст произведения (PDF): Читать Скачать

Основными причинами неисправностей большинства деталей машин являются изнашивание поверхностей деталей и поломка деталей вследствие усталостных разрушений, которые оцениваются параметрами износостойкости и усталостной прочности.

Параметры усталостной прочности и износостойкости определяются видом обработки поверхностей деталей машин. Одним из окончательных методов обработки деталей машин является электроэрозионная обработка.

Параметры усталостной прочности и изно-

состойкости деталей машин зависят от параметров качества поверхностного слоя: параметров шероховатости Rmax, Rp, Sm, tm; параметров волнистости Wz; макроотклонений Hmax и степени наклепа Uн [1, 2]. В свою очередь параметры качества поверхностного слоя зависят от условий электроэрозионной обработки (ЭЭО): технологического тока I, напряжения U, длительности импульса t, свойств материалов инструмента и заготовки, свойств диэлектрической жидкости [3, 4]. В совокупности это позволяет установить теоретические зависимости параметров усталостной прочности и износостойкости от условий

электроэрозионной обработки.

В результате проведенных теоретических исследований [1 ‒ 4] были получены зависимости, описывающие взаимосвязь параметра усталостной прочности и комплексного показателя качества поверхности трения деталей, применяемого для оценки параметра износостойкости, с условиями ЭЭО:

параметр усталостной прочности s:

где g коэффициент, учитывающий режимы ЭЭО, который необходимо определить в результате экспериментальных исследований;
b ‒ коэффициента перекрытия лунок (можно принять равным 1,57); I – сила тока, А;
U – напряжение, подаваемое на электроды, В; η ‒ коэффициента полезного использования энергии импульса; t – длительность импульсов, мкс; с – удельная теплоемкость материала, Дж/кг·°С; r ‒ плотность материала, кг/м3; Тпл – температура плавления материала, ͦ С.

‒ комплексный показатель качества поверхности трения деталей С [1]:

 

 

 

 

где I – сила тока, А; η – коэффициента полезного использования энергии импульса; t – длительность импульсов, мкс; с – удельная теплоемкость материала, Дж/кг·°С; r – плотность материала кг/м3; Т – температура плавления материала, °С; Umax – максимальное напряжение при обработке, В; Umin – минимальное напряжение при обработке, В; Аи – энергия импульса, Дж; Пд – коэффициент фазовых превращений Палатника материала детали, Дж·Вт/м4; Пи – коэффициент фазовых превращений Палатника материала инструмента, Дж·Вт/м4; dВ – временное сопротивление разрушению, МПа; dа – действующее значение амплитудного напряжения на поверхности трения, МПа; t – параметр фрикционной усталости при упругом контакте, Нmax – макроотклонение поверхности, м; Hн – микротвердость наклепанного слоя, МПа; d”ост – остаточные напряжения второго рода, МПа.

На рис. 1 приведены теоретические зависимости и экспериментальные данные показателя усталостной прочности от режимов ЭЭО.

При математической обработке и сравнении теоретических данных и результатов экспериментальных исследований (см. рис. 1) был получен коэффициент g, учитывающий условия ЭЭО, который получился равным 0,32. Данный коэффициент позволяет уточнить теоретическую зависимость для определения параметра усталостной прочности.

В результате проведения полнофакторного

эксперимента и дальнейшей его математической и статистической обработки были получены эмпирические зависимости для определения параметра усталостной прочности и комплексного показателя качества поверхности трения деталей от режимов электроэрозионной обработки:

‒ параметр усталостной прочности:

 

,

где I – сила тока (10…30 А); U – напряжение, подаваемое на электрод (30…50 В); t – длительность импульсов (8…16 мкс);

‒ комплексный показатель качества поверхности трения деталей:

 

,

где I – сила тока (10… 30 А); U – напряжение, подаваемое на электрод (30…50 В); t – длительность импульсов (8…16 мкс).

Сравнивая данные теоретических и экспериментальных исследований взаимосвязи параметра усталостной прочности и комплексного показателя качества поверхности трения деталей с режимами ЭЭО (рис. 2, рис. 3), можно сделать вывод, что теоретические и экспериментальные данные отличаются менее, чем на 25 %. Также на основании полученных результатов можно оценить степень влияния режимов ЭЭО на параметр усталостной прочности и комплексный показатель качества поверхности трения деталей (табл. 1).

 

1. Взаимосвязь эксплуатационных параметров с условиями электроэрозионной обработки

 

Условия обработки

Эксплуатационные параметры

С

σ

Энергия импульсов

+*

+*

Сила тока

+*

+*

Напряжение

-*

-*

Примечания: 1. Знак «+» обозначает, что увеличение (или уменьшение) данного условия обработки способствует уменьшению или увеличению определенного эксплуатационного параметра.

2. Знак «-» обозначает, что увеличение (или уменьшение) данного условия обработки способствует увеличению или уменьшению определенного эксплуатационного параметра.

3. Знаком «*» помечены условия обработки, оказывающие основное влияние на определенный эксплуатационный параметр.

 

в)

а)

б)

Рис.1.jpg

 

Рис. 1. Теоретическая зависимость и экспериментальные данные показателя усталостной прочности от

режимов ЭЭО:

а ‒ показателя усталостной прочности от силы тока; б ‒ показателя усталостной прочности от напряжения; в ‒ показателя усталостной прочности от длительности импульса

в)

б)

а)

Рис.2.jpg

 

Рис. 2. Данные теоретических и экспериментальных исследований параметра усталостной прочности в

зависимости от режимов ЭЭО:

 а ‒ напряжения; б ‒ силы тока; в ‒ длительности импульса

в)

б)

а)

Рис.3.jpg

 

 

Рис. 3. Теоретическая зависимость и эмпирические данные комплексного показателя качества поверхности трения деталей от режимов ЭЭО:

а ‒ напряжения;

б ‒ силы тока;

в ‒ длительности импульса

 

 

 

Все это позволит еще на стадии технологической подготовки производства определять режимы ЭЭО в зависимости от требуемых параметра усталостной прочности и комплексного показателя качества поверхности трения деталей, что в свою очередь позволит сократить время технологической подготовки производства и снизить количество неисправностей деталей машин по причине их усталостного разрушения или износа поверхностей.

Список литературы

1. Суслов, А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. - М.: Машиностроение, 2000. - 320 с.

2. Технологическое обеспечение и повышение эксплуатационных свойств деталей и их соединений / А.Г. Суслов, В.П. Федоров, О.А. Горленко [и др.]; под общей ред. А.Г. Суслова. - М: Машиностроение, 2006. - 448 с.

3. Съянов, С.Ю. Технологическое управление параметрами качества поверхностного слоя деталей машин при электроэрозионной обработке // Наукоемкие технологии в машиностроении. - 2014. - №6 (36). - С. 24-29.

4. Syanov S.Yu. Theoretical determination of surface layer quality characteristics of workpieces, tool electrode wear and efficiency of spark eroding - In the collection: Proceedings of 2015 International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems, - pp. 1 - 4, - 2015 .

Войти или Создать
* Забыли пароль?