Ультразвуковые виброударные системы в процессах формирования заданных свойств металлических и композиционных материалов в машиностроении - Автореферат

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Ультразвуковые виброударные системы в процессах формирования заданных свойств металлических и композиционных материалов в машиностроении Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Казанский государственный технический университет им. доктор технических наук, профессор Горюнов Лев Васильевич доктор технических наук, профессор Киселев Евгений Степанович Защита состоится 24 сентября 2010 года в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.11 при Казанском государственном технологическом университете по адресу: 420015, г.Ударный, т.е. существенно нелинейный характер взаимодействия колебательной системы с металлической заготовкой вызывает проявление ряда нелинейных эффектов, таких как смещение резонансной частоты при изменении нагрузки (силы прижима инструмента, контактной жесткости обрабатываемого материала), двузначность амплитудно-частотной характеристики, наличие неустойчивых диапазонов частот возбуждения и др. Применение таких систем позволяет уменьшать потери и концентрировать УЗ энергию в обрабатываемом материале, обеспечить эффективную виброизоляцию станка или ручного инструмента, проводить виброударную обработку в труднодоступных местах и др. Высокая концентрация энергии ультразвука в зоне обработки в значительной мере влияет на физико-механические свойства материалов и протекание технологических процессов в ходе обработки материалов как в твердой, так и в жидкой фазе. Разработать математическую модель динамики работы виброударного ультразвукового инструмента с промежуточным бойком и учетом процесса поверхностного пластического деформирования металла. Разработать метод мониторинга работы виброударной ультразвуковой системы с промежуточным бойком с целью управления интенсивностью ультразвукового воздействия на материал.Пассивный волновод-отражатель жестко закреплен за фланец в узле колебаний (рис.1), а волновод, связанный с преобразователем, имеет возможность перемещения вдоль оси и прижат своим рабочим торцом (или установленным на нем бойком) к рабочему торцу (бойку) закрепленного волновода. Амплитудно-частотные характеристики волновода и ударника (АЧХ волновода a1 обозначена цифрой 1, АЧХ ударника a2 - цифрой 2, АЧХ относительных колебаний av - буквой v; сплошные линии построены для силы прижима G = 100 H, штриховые - для G = 200 H. Давыденкова исследовались заготовки углового соединения из стали Ст30 толщиной 25 мм, длиной 150 мм в состоянии после сварки, после сварки и отпуска, после сварки и после обработки ультразвуковым виброинструментом. Исследования показали: в околошовной зоне образуются остаточные растягивающие напряжения до 120 МПА глубиной залегания до 15 мкм; УУЗО по режиму 1 снизила остаточные растягивающие напряжения до 40 МПА; УУЗО по режиму 2 сформировало в околошовной зоне благоприятные для конструкционной прочности сжимающие напряжения 40-70 МПА; применение УУЗО по режиму 3 практически не изменило распределения и уровня остаточных напряжений по сравнению с режимом 2. Пятая глава диссертации посвящена исследованию влияния обработки ультразвуковым инструментом на вязкость и смачивающую способность эпоксидных смол и композиций на их основе, применяемых для изготовления полимерных композиционных материалов.