РОЗДІЛ 2
ДОСЛІДНЕ УСТАТКУВАННЯ ДЛЯ ЗМІЦНЕННЯ ЦИЛІНДРИЧНИХ ПОВЕРХОНЬ ДЕТАЛЕЙ ПАР ТЕРТЯ, ДОСЛІДЖУВАНІ МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИКИ ВИМІРЮВАНЬ ТА ВИПРОБУВАНЬ
Складні умови експлуатації сталевих важконавантажених деталей пар тертя, а саме інтенсивне абразивне зношування при підвищених тисках, що супроводжується кавітаційно-ерозійним руйнуванням матеріалу поверхонь, зумовлюють потребу у детальному вивченні оздоблювально-викінчувальних операцій технологічних процесів виготовлення деталей пар тертя на основні показники їх експлуатаційних властивостей. Для деталей пар тертя основним параметром, що регламентує їх надійність і довговічність, без сумніву, є опір їх матеріалу зношуванню. Інколи цей параметр ще називають зносостійкістю матеріалу. Поряд з цим, як було показано аналізом експлуатаційних пошкоджень, вагомий вплив на інтенсивність зношувальних процесів тут має стійкість матеріалу деталей до кавітаційно-ерозійного та корозійного руйнувань. Доволі часто, особливо у хімічній промисловості, деталі пар тертя експлуатуються за підвищених температур, що висуває потребу вивчення і теплової стійкості їх матеріалу. Тому вивчення впливу особливостей технологічних процесів виготовлення важконавантажених деталей пар тертя на їх довговічність неодмінно повинно включати в себе весь комплекс досліджень по всіх цих параметрах.
2.1. Обгрунтування вибору напрямів дослідження
Із проведеного аналізу типових пошкоджень важконавантажених деталей пар тертя слідує, що вирішення проблеми підвищення надійності і довговічності сталевих деталей пар тертя, поряд із досягненням належної геометричної точності, полягає у технологічному забезпеченні фізико-механічних параметрів поверхневих шарів матеріалу їх робочих поверхонь. Дані літературного огляду переконливо засвідчують, що із всіх зміцнювальних та оздоблювально-викінчувальних операцій, що можуть бути застосовані у технологічних процесах виготовлення важконавантажених деталей пар тертя, тільки методи, що органічно поєднують значну товщину покращаного шару матеріалу із наведенням в ньому напружень стиску високого градієнту, спроможні суттєво підвищити моторесурс пар тертя. В силу цього, правомірно вирішення проблеми технологічного підвищення надійності та довговічності робочих поверхонь сталевих деталей пар тертя зосередити на розробці та дослідженні нових та вдосконаленні відомих прогресивних методів зміцнення поверхневим пластичним деформуванням.
Поряд з тим, аналіз придатних для зміцнення робочих поверхонь деталей пар тертя методів поверхневого пластичного деформування засвідчив обмеженість їх технологічних можливостей недостатньою енергією деформування. Забезпечувані переважною більшістю з них товщини зміцненого шару в межах 0,25 - 0,5 мм в процесі інтенсивного гідро-абразивного зношування руйнуються ще на етапі формування експлуатаційного рельєфу, зводячи, тим самим, до мінімуму ефективність зміцнювальної операції. Певною мірою це і пояснює обмеженість застосування методів ППД лише для деталей пар тертя, що експлуатуються в умовах достатнього оливного мащення, та і то, переважно, з метою формування зносостійкого мікрорельєфу на робочих поверхнях у вигляді так званих "олійних заглибин". Єдиними із методів ППД, спроможними забезпечувати високий рівень енергії деформування, на теперішній час є карбування та вібраційно-відцентрове зміцнювальне оброблювання. Однак, як відмічалось, через надзвичайно низьку продуктивність карбування не придатне для таких масових деталей як широко розповсюджені деталі пар тертя. Метод ВВЗО якнайкраще зарекомендував себе для зміцнення зовнішніх і внутрішніх поверхонь деталей нескладного профілю із різноманітних за твердістю матеріалів. Проте, в жодному із цих випадків не ставились завдання щодо забезпечення таких значних глибин зміцнення (понад 2 - 2,5 мм). Не розроблені конструктивні схеми зміцнювачів ВВЗО підвищеної енергії деформування, а головне, відсутні науково обґрунтовані рекомендації щодо вибору оптимальних динамічних та технологічних параметрів процесу, спроможних забезпечити покращання фізико-механічних властивостей матеріалу робочих поверхонь важконавантажених деталей пар тертя і, як наслідок, підвищення їх надійності та довговічності. Не піддавались аналізу і можливості застосування в комплексному поєднанні із ВВЗО легуючих елементів-активаторів зміцнювальних процесів для покращання сприйняття металом інтенсивної пружньо-пластичної деформації.
Таким чином, основні напрями досліджень даної дисертаційної роботи можуть бути окреслені як визначення шляхів та методів технологічного забезпечення якості сталевих важконавантажених деталей пар тертя, зорієнтованих на підвищення їх надійності та довговічності.
Приймаючи до уваги, що оскільки метою дисертаційної роботи є розробка і дослідження методу інтенсивного зміцнення пластичним деформуванням робочих поверхонь пар тертя, досягнення якої за рахунок збільшення опору їх матеріалу зношуванню дозволить технологічним шляхом підвищити надійність і довговічність важконавантажених пар тертя, основні задачі дослідження можуть бути вирішені такими методами, як:
?теоретичне дослідження для визначення математичних залежностей, що описують динаміку процесу вібраційно-відцентрового зміцнення деталей пар тертя, характер силової ударної взаємодії деформівних елементів із матеріалом зміцнюваних робочих поверхонь деталей, вплив технологічних параметрів процесу на експлуатаційні властивості пар тертя;
?експериментальне дослідження динаміки процесу вібраційно-відцентрового зміцнення деталей пар тертя, зорієнтоване на визначення основних технологічних параметрів процесу і характеру їх впливу на експлуатаційні властивості деталей пар тертя, а також порівняльні втомні дослідження зміцнених деталей для вибору оптимальних технологічних параметрів зміцнення залежно від умов експлуатації;
?створення методики розрахунків і проектування сучасними засобами обчислювальної техніки зміцнювачів для вібраційно-відцентрового зміцнення сталевих важконавантажених детале