CC BY
33
Секция «Проектирование машин и робототехника»
УДК 519.21
В. М. Феоктистов, Р. А. Гумбатов Научные руководители - В. И. Кулешов, В. А. Меновщиков Сибирский федеральный университет, Красноярск,
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ФИНИШНОЙ, СУПЕРФИНИШНОЙ И ПРИТИРОЧНОЙ ОПЕРАЦИЙ ОПОРНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ
Предлагаются уравнения зависимости уровня шероховатости от величины снимаемого слоя при использовании различных методов доводочных операций.
Многочисленными исследованиями установлено, что определяющую роль в обеспечении эксплуатационных характеристик играет состояние поверхностного слоя, который окончательно формируется при финишных операциях.
Микрогеометрия поверхностей деталей машин и механизмов является одним из важнейших эксплуатационных параметров, определяющих надежность и долговечность изделий. Таким образом, особую важность имеют доводочные операции, обеспечивающие качество поверхности.
Постановка задачи. Целью настоящей работы является выявление зависимости между качеством поверхности и снимаемым слоем при различных доводочных операциях механической обработки цилиндрических поверхностей.
Объект исследования. Сравнению подвергались данные, полученные с помощью исследования шероховатости поверхностей дорожек качения игольчатых подшипников переносным полуавтоматическим прибором для измерения шероховатости поверхности T1000 basic класса точности 1.
Анализ экспериментальных данных проводился статистическими методами. Неизбежное рассеивание результатов механических испытаний материалов и деталей машин предопределяет применение корреляционного анализа. Повышенная трудоемкость и длительность испытаний при циклических нагрузках обуславливает их малое число. Отличительной особенностью корреляционного анализа при малом числе (менее 30) испытаний заключается в особых методах оценивания доверительных границ коэффициентов корреляции, предложенных Фишером.
Для получения уравнений, за основные данные было взято отношение толщины снимаемого слоя материала, к уровню шероховатости рассчитанной по формуле
t/v = u,
где t - величина снимаемого слоя материала; v - уровень шероховатости.
В результате анализа были получены уравнения регрессии:
для финишной обработки: v = 1,923u-0,508; для суперфинишной: v = 2,449u0,716; для лапингования: v = 0,832u-0,404. Обрабатывая данные в программе «STATGRAPHICS Centurion», с триальной лицензией на 30 дней, простой регрессией получаем первую, аппроксимируемую к прямой линии, модель (рис. 1).
Рис. 1
Рис. 2
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
При выполнении регрессионного анализа получено уравнение регрессии, которое показывает с учетом 95 % доверительного интервала в среде 8ТЛТОЯЛРИ и для ручного расчета одинаковые значения параметров.
Эти уравнения позволяют прогнозировать величину снимаемого слоя исходя из требуемого уровня шероховатости и используемой доводочной обработки (рис. 2).
Из рисунка видно, что лапингованием и суперфинишированием достигается быстрее высокий уровень шероховатости, чем при финишировании.
При уровне шероховатости до 0,2 мкм желательнее проведение лапингования, чем приобретение ровной поверхности при финишных и суперфинишных операциях, осуществляемых путем шлифования.
На основе экспериментальных данных получены уравнения зависимости уровня шероховатости от величины снимаемого слоя при использовании различных методов доводочных операций, что позволит прогнозировать качество поверхности.
© Феоктистов В. М., Гумбатов Р. А., 2012
УДК 621.52
И. И. Хоменко, В. П. Тен, Д. А. Гейль Научный руководитель - Т. Т. Ереско Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск
РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЙ СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЯ В ВАКУУМЕ НА ДЕТАЛИ РКТ
Проведен анализ методов, используемых для нанесения покрытий из драгоценных металлов в вакууме на детали РКТ, сделан вывод о необходимости разработки новой конструкции катода для экономного для экономии наносимого материала покрытия.
В настоящее время широко применяют методы вакуумного нанесения покрытий на детали, заключающиеся в испарении металлов, сплавов или химических соединений в высоком вакууме с последующим осаждением и отвердеванием их на поверхности подложки (грунта). Если обобщить основные преимущества вакуумного напыления можно назвать следующие: отвердевание и осаждение происходит на поверхности подложки (детали) из парообразного состояния, получаемое покрытие становится однородным; покрытие формируется в высоком вакууме, оно получается чистым и не содержит примесей; высокая скорость осаждения покрытия позволяет осуществлять крупносерийное напыление больших площадей; процесс формирования покрытий относительно несложен, кроме того, можно осуществлять электрическое управление испарителями, поэтому в производстве достигается высокая контролируемость; метод вакуумного напыления дает возможность создавать покрытия из материалов, которые трудно или даже невозможно нанести другими методами.
Имеются и другие преимущества, но с другой стороны, остается и несколько серьезных проблем. Поэтому применяются различные приемы, соответствующие разным материалам и целям применения, что дает довольно хорошие результаты. Область возможных путей использования метода вакуумного напыления весьма широка, она не ограничивается только исследованиями и разработкой удобной техники получения высококачественных покрытий, ценность метода обнаруживается также и в промышленных областях.
При эксплуатации деталей РКТ в космосе возникает необходимость наносить покрытия из дорогостоящих материалов: серебра, золота, платины и др., которые необходимо расходовать экономно. При этом используются следующие методы вакуумного осаждения покрытий:
- термическое испарение - заключается в нагреве наносимого вещества, которое плавится, а затем переходит в парообразное состояние;
- ионно-плазменное распыление - осуществляется бомбардировкой специальной мишени ионами плазмы газового разряда низкого давления;
- метод катодного распыления - реализует разрушение катода в результате его бомбардировки ионизированными молекулами разреженного газа. Преимуществами катодного распыления перед термическим испарением в вакууме являются: большая энергия распыленных атомов, что приводит к улучшению адгезии; низкие температуры в процессе нанесения пленки; возможность травления материалов, которые не поддаются другим методам травления; возможность предварительной очистки подложки обработкой тлеющим разрядом; для этого необходимо изменить полярность электродов; параметры напыления можно выбрать такими, чтобы поверхностный потенциал подложки не изменялся при напылении; регулируя состав пленки, можно добиться того, чтобы коэффициент термического расширения пленки соответствовал подложке, что позволяет избежать термических напряжений в покрытиях; можно получить большую поверхность и равномерность толщины полученных пленок. Это связано с тем, что при катодном распылении материал напыляется на подложку не с точечного источника, а с плоской поверхности катода, размеры которого могут значительно превышать расстояние от катода до подложки.
Широкое применение данного способа нанесения покрытия на детали РКТ обосновано его преимуществами. Авторами предлагается расширить эти преимущества посредством катода оригинальной конструкции, позволяющего экономно расходовать драгоценный металл, напыляемый на деталь. В настоящее время разрабатывается заявка на подачу патента на полезную модель.
© Хоменко И. И., Тен В. П., Гейль Д. А., 2012
