CC BY
18
Оригинальная статья / Original article УДК 621.98.042
DOI: http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2018-12-56-67
0
СТРУКТУРА ФОРМИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ПРИ РЕАЛИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ «ДРОБЕУДАРНОЕ ФОРМООБРАЗОВАНИЕ - ЗАЧИСТКА»
© В.П. Кольцов1, Ле Чи Винь2, Д.А. Стародубцева3
Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Российская Федерация, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
РЕЗЮМЕ: При формообразовании длинномерных панелей и обшивок широко используется дробеударная обработка. Вследствие дробеударного воздействия на обрабатываемой поверхности образуется специфическая микрогеометрия, характерной особенностью которой являются многочисленные отпечатки дроби различного диаметра и глубины. Наличие этих отпечатков вызывает ухудшение параметров шероховатости поверхности, поэтому после дробеударной обработки обязательна операция зачистки поверхности лепестковым кругом для частичного удаления следов воздействия дроби. Величина назначаемого припуска на зачистку зависит от требований к качеству поверхности детали. При этом глубина оставляемых отпечатков дроби определяется требованиями к шероховатости поверхности детали. После выполнения зачистки дробью обработанной поверхности образуется новый микрорельеф как совокупность микронеровностей от предыдущих видов обработки в виде оставшихся отпечатков дробеударного воздействия и следов обработки лепестковым кругом. Разработана математическая модель формирования параметров шероховатости поверхности при реализации технологической последовательности «дробеударное формообразование - зачистка». В работе приведено аналитическое описание процесса формирования шероховатости поверхности образцов в ходе дробеударного формообразования с последующей зачисткой лепестковым кругом на основе анализа микрогеометрии поверхности. Разработаны математические модели формирования параметров шероховатости поверхности при дробеударной обработке и последующей зачистке.
Ключевые слова: дробеударное формообразование, степень покрытия, зачистка лепестковым кругом, отпечатки дроби, оптический метод трехмерного сканирования, шероховатость поверхности после дробеударной обработки
Информация о статье: Дата поступления 29 октября 2018 г.; дата принятия к печати 30 ноября 2018 г.; дата онлайн-размещения 28 декабря 2018 г.
Для цитирования: Кольцов В.П., Ле Чи Винь, Стародубцева Д.А. Структура формирования параметров шероховатости поверхности при реализации технологической последовательности «дробеударное формообразование -зачистка». Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018;22(12):56-67. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-12-56-67
1Кольцов Владимир Петрович, доктор технических наук, профессор кафедры технологии и оборудования машиностроительных производств, e-mail: kolcov@istu.edu
Vladimir P. Koltsov, Dr. Sci. (Eng.), Professor of the Department of Technology and Equipment of Machine-Building Production, e-mail: kolcov@istu.
2Ле Чи Винь, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии и оборудования машиностроительных производств, e-mail: vinh_istu@mail.ru
Le Tri Vinh, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor of the Department of Technology and Equipment of Machine-Building Production, e-mail: vinh_istu@mail.
3Стародубцева Дарья Александровна, младший научный сотрудник кафедры технологии и оборудования машиностроительных производств, e-mail: d.star-irk@yandex.ru
Daria A. Starodubtseva, Junior Researcher of the Department of Technology and Equipment of Machine-Building Production, e-mail: d.star-irk@yandex.
0
FORMATION STRUCTURE OF SURFACE ROUGHNESS PARAMETERS AT "SHOT PEEN FORMING - GRINDING" TECHNOLOGICAL SEQUENCE IMPLEMENTATION
Vladimir P. Koltsov, Le Tri Vinh, Daria A. Starodubtseva
Irkutsk National Research Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk 664074, Russian Federation
ABSTRACT: Shot peening is widely used in long panel and sheath formation. Shot peening forms a specific microgeometry on the processed surface, a characteristic feature of which is numerous shot indentations of various diameters and depths. The presence of these indentations worsens surface roughness parameters. Therefore, the operation of surface grinding with flap wheels is obligatory after shot peening for partial removal of the effects of shot peening. The size of the assigned allowance for grinding depends on the quality requirements for part surface. The depth of shot indentations is determined by the requirements for part surface roughness. After grinding of a shot peened surface, a new microrelief is formed as a combination of micro-roughnesses from previous types of processing in the form of remaining shot indentations and traces of flap wheel grinding. A mathematical model of surface roughness parameter formation in the implementation of the technological sequence of "shot peen forming - grinding" has been developed. The paper presents an analytical description of the sample surface roughness formation process under shot peening and subsequent grinding with a flap wheel, which is based on the analysis of surface microgeometry. Mathematical models of surface roughness parameter formation under shot peening and subsequent grinding have been developed.
Keywords: shot peen forming, coverage degree, grinding with a flap wheel, shot indentations, optical method of three-dimensional scanning, surface roughness after shot peening
Information about the article: Received October 29, 2018; accepted for publication November 30, 2018; available online December 28, 2018.
For citation: Koltsov V.P., Le Tri Vinh, Starodubtseva D.A. Formation structure of surface roughness parameters at "shot peen forming - grinding" technological sequence implementation. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2018; 22(12):pp. 56-67. (In Russ.) DOI: 10.21285/18143520-2018-12-56-67
Введение
Для получения сложных криволинейных форм поверхностей панелей и обшивок, а также операций упрочнения широко применяется дробеударная обработка. Зачистка абразивным лепестковым кругом является обязательной частью технологического процесса формообразования длинномерных крупногабаритных поверхностей типа «панель» и «обшивка» и проводится с целью улучшения качества исходной поверхности после дробеударного формообразования [1-3].
При воздействии потока дроби на поверхности обрабатываемой детали от ударов дробинок формируется специфический профиль шероховатости поверхности, характеризуемый многочисленными отпечатками дроби различного диаметра и глубины [4-7]. Распределение таких отпечатков на обрабатываемой поверхности носит хаотичный (случайный) характер. При этом глубина большей части отпечатков от ударов дроби по величине заметно превышает уровень микронеровностей от предыдущей обработки.
Операцией, предшествующей дробеударной обработке, является механическая (чаще фрезерование), имеющая свои особенности и параметры шероховатости поверхности. В результате на микрорельеф поверхности, образованный предшествующей операцией, накладываются следы дробеударной обработки, формируя при этом новую микрогеометрию поверхности. Таким образом, на микрорельеф, образованный, например, механической обработкой с систематическим (детерминированным) характером, накладываются элементы случайного процесса в виде хаотично расположенных различной глубины отпечатков дроби. Фактическое суммирование этих процессов образует новый микрорельеф поверхности детали, также имеющий свойства случайного процесса. Наличие совокупности отпечатков, величина которых превышает исходный уровень микронеровностей поверхности, увеличивает значения показателей
1
шероховатости поверхности детали. Вследствие сложности математического описания процесса формирования шероховатости поверхности, при реализации технологичекой последовательности, дробеударное формообразование - зачистка лепестковым кругом, исследование структруры формирования параметров шероховатости и разработка математических моделей является весьма актуальной задачей.
Кроме того, при измерении параметров шероховатости трехмерной топографии поверхности, имеющей свойства случайного процесса, возникает необходимость определения базовой площади участка поверхности, гарантирующего получение достоверных результатов. Предыдущие исследования авторов работы [5] установили наличие зависимости площади базового участка от степени покрытия. Очевидно, что при определении шероховатости поверхности в пределах базовой площади после дробеударной обработки становится актуальным и определение площади базовой поверхности для имеющейся степени покрытия.
Структура параметров шероховатости при дробеударной обработке
Величина степени покрытия при дробеударной обработке теоретически может изменяться от 0 до 100%. Для операции дробеударного формообразования (ДУФ) степень покрытия, как правило, лежит в пределах до 30-40%, а для упрочнения приближается к 100% [1, 8, 9].
При измерении параметров шероховатости трехмерной микротопографии поверхности, имеющей свойства случайного процесса, возникает необходимость определения базовой площади участка поверхности, гарантирующего получение достоверных результатов. При этом величина базовой площади участка зависит от плотности случайных выбросов, или степени покрытия поверхности отпечатками дроби [10, 11].
Не вызывает сомнений, что при любом значении степени покрытия процесс формирования шероховатости поверхности после дробеударной обработки носит случайный характер. При этом на изменение величин параметров шероховатости оказывает существенное влияние количество и глубина отпечатков дроби на контролируемом участке поверхности. Измерение параметров шероховатости на площади менее базовой дает разброс получаемых значений в ту или иную сторону. При приближении площади контролируемого участка к базовой, показатели шероховатости стабилизируются по величине, и при дальнейшем увеличении контролируемой площади становятся постоянными.
На рис. 1 представлена схема условного профиля отпечатка дроби на предварительно фрезерованной поверхности.
Отпечаток В результате Внедрения дроби / Shot implementation indentation
Исходный профиль / / Original profile
-..........._ Исходная средняя плоскость, Ро /
Original center plane, Ро
Средняя плоскость после дробеударной обработки, Pi / Center plane after shot peen forming, Pi
Рис. 1. Схема исходного микропрофиля поверхности после механической обработки и условный профиль отпечатка дроби Fig. 1. Diagram of the original surface microprofile after machining and a conditional profile of shot indentation
1
Рис. 1 имеет следующие обозначения: Рв - диаметр дроби; Ро - исходная средняя плоскость (например, после механической обработки); Р/ - средняя плоскость после дробеударной обработки; г/ - радиус /-го отпечатка дроби в плане на исходной средней плоскости Ро; п' - радиус /-го отпечатка дроби в плане на средней плоскости Р; Ь/ - глубина /-го отпечатка дроби от исходной средней плоскости Ро; Ы' - расстояние от исходной средней плоскости Ро до средней плоскости после дробеударной обработки Р; Ы- глубина /-го отпечатка дроби до средней плоскости Р/; V/"- объем усеченной части /-го отпечатка лунки между средними плоскостями Ро и Р/; V'- объем /-го отпечатка лунки под средней плоскостью Р/.
По определению [12], базовая поверхность расположена относительно профиля поверхности детали и служит для оценки параметров шероховатости. Очевидно и то, что она является частью номинальной поверхности детали, которая в свою очередь является поверхностью детали, заданной без учета допускаемых отклонений (неровностей).
Для определения параметров шероховатости по базовой площади поверхности необходимо нахождение средней плоскости Р/ после дробеударной обработки. Согласно методам определения средней плоскости при трехмерной микротопографии, поверхности и определения параметров шероховатости деталей на базовой площади [12], где базовая площадь принимается в виде квадрата со стороной, равной базовой длине, средняя плоскость - это плоскость, объем материала над и объем пустот под которой в пределах данной базовой площади равны. Поскольку в результате дробеударного воздействия на поверхности детали образуются отпечатки, глубина большинства которых, как правило, превышает величину исходных микронеровностей поверхности предыдущей обработки, естественно предположить, что средняя плоскость после ДУФ должна находиться ниже исходной средней плоскости фрезерованной поверхности.
Если Ро - средняя плоскость исходной поверхности (до ДУФ), например, после механической обработки, а шероховатость подобной поверхности достаточно равномерна относительно своей средней плоскости, то условно можно считать, что под Ро образуется сплошное тело, поскольку общий объем материла над Ро компенсирует общий объем пустот под Ро.
Назовем Рь базовой площадью, тогда общий объем материала относительно средней плоскости Р/ примет следующий вид:
Урбъем пустот под р = Урбъем материала над р , (1)
значит, объем /-го отпечатка дроби под средней плоскостью Р/ вычисляется по следующей формуле:
!Х=рь-К-ТЛ, (2)
1=1 1=1
при этом объем усеченной части /-го отпечатка дроби между средними плоскостями Ро и Р/ определяется выражением:
п п п
тх=Т-ТХ> о)
г=1 г=1 г=1
где V, - общий объем /-го отпечатка.
Преобразовав выражение (2) с учетом (3), получаем:
4ГОСТ 25142-82 СТ СЭВ 1156-78. Шероховатость поверхности. Термины и определения. Введ. 1982-02-18. М.: Изд-во стандартов, 1982. / GOST 25142-82 ST SEV 1156-78. Surface Roughness. Terms and Definitions. Introduced 18 February 1982. M.: Publishing house of standards, 1982.
Ш
TX = F ■ hi- T -IvV
V ¿=1
(4)
¿=1 j
Ti = F ■ К.
(5)
¿=i
Расстояние Ь'' от исходной средней плоскости Ро до средней плоскости после дробе-ударной обработки Р/ определяется следующим образом:
h =
Т "V
/—li=1 1
F
(6)
Поскольку форма отпечатка дроби близка к сферической [5], тогда объем каждого /-го отпечатка дроби принимается как объем сегмента шара с высотой hi, соответственно, расстояние М' определится выражением:
1
f
h=—-Тк-h г р j—i г
1
b i=1
R -- h \ 3
(7)
Как известно [12], среднее арифметическое отклонение профиля в пределах базовой площади в общем виде можно определить по формуле:
Sa =
F ЯК X y )| dxdy'
(8)
где ва - среднее арифметическое отклонение профиля в пределах базовой площади; Рь - базовая площадь; х, у - координаты на поверхности отчета; п(х, у) - функция отклонения неровностей от средней плоскости, при этом в данном случае - Ц х,уйхйу описывает общий
объем материала над и пустот под средней плоскостью.
Шероховатость обработанной дробью поверхности детали носит неопределенный характер, поэтому трудно найти единую функцию отклонения неровностей от средней плоскости. В этом случае целесообразно разбить среднюю плоскость на т участков, на каждом из которых отклонение профиля поверхности подчиняется какой-то функции Р(и). Тогда объем материала у-го участка определяется зависимостью [12]:
V (u )=.fF (u) duj,
(9)
где V(uj) - объем области, ограниченный полем H(x, y) (поверхность) и плоскостью, параллельной координатной плоскости (x, y) на расстоянии u от нее.
Если взять найденную выше среднюю плоскость в качестве плоскости (x, y), и u, изменяющуюся от 0 до Umax (максимальное значение каждого выступа или впадины профиля поверхности в пределах базовой площади), то общий объем материала или пустот над или под найденной средней плоскостью Pi определяется следующим видом:
n
о
0
m m u
tV (uj )=£/- U) dUj, (10)
j=1 j=1 0
где m - количество участков в пределах базовой площади.
Поскольку общий объем материала над средней плоскостью равен общему объему пустот под ней, то среднее арифметическое отклонение профиля от средней плоскости в пределах базовой площади можно представить в следующем виде:
11/ \l imu гу n
Sa = F1JMx,) dxdy = - (Uj)dUj = -2. (11)
F 1 1 F b j=10 Fb i=1
С учетом формулы (3) и формы лунки отпечатка дроби, близкой к сферической, получаем следующее:
Sa = -2-!К= ~ " 1 ^ 1=2rt (ki - ^ 2 "t )]• (12)
-b i=1 -b i=1 V ^ J -b i=1 V ^ J
Полученная зависимость определяет величину Sa после ДУФ без учета исходной шероховатости поверхности.
С учетом исходной шероховатости поверхности, общее среднее арифметическое отклонение профиля дробеобработанной поверхности может быть определено по следующей формуле:
Sat = 0,5Sam + ~ £ (t - hi,)2 R - l-(h, -hf) j, (13)
где Sam - среднее арифметическое отклонение профиля в пределах базовой площади исходной поверхности.
Для проверки адекватности математической модели по определению среднего арифметического отклонения профиля поверхности в пределах базовой площади при помощи оптического профилометра модели Bruker Contour GT были проведены измерения глубины отпечатков дроби на 4-х различных по площади участках: 7*7, 10*10, 15*15 и 20*20 мм. Измерения были выполнены от одной точки с постепенным ростом длины и ширины сканированного участка от 7 до 20 мм.
По измеренным значениям глубин отпечатков по формуле (7) были рассчитаны расстояния положения средней плоскости Pi от исходной средней плоскости и определены средние арифметические отклонения Sat (13). Также проведены сравнения расчетных значений Sat для каждого сканированного участка с аналогичным значением, полученным при помощи оптического профилометра. Результаты измерений и расчетов представлены в таблице.
Из анализа данных таблицы следует, что на минимальном, выбранном нами сканированном участке 7*7 мм шероховатость поверхности после обработки дробью значительно выше, чем на остальных. Поскольку процесс формирования шероховатости при ДУФ является случайным, то с увеличением площади сканирования и приближением ее к базовой, он становится все более стационарным, что приводит к стабилизации значений шероховатости. В рассматриваемом случае при данной степени покрытия базовой площадью поверхности может считаться участок 15*15 мм. При увеличении размеров участка сканирования вероятное отклонение шероховатости будет изменяться в сторону уменьшения, но объем измерений резко возрастает вследствие увеличения количества отпечатков.
Ш
Результаты измерений и расчетов Results of measurements and calculations
Размер сканируемого участка, (мм х мм) Кол-во отпечатков, (шт.) Исходное значение шероховатости Ram, мкм (после фрезерования) Измеренное среднее значение Ra на сканированном участке, (мкм) Среднее измеренное значение глубины отпечатков дроби, (мкм) Расстояние hi", (мкм) Расчетное значение Sat, (мкм) Отклонение расчетного значения Sat от измеренного Ra (%)
7 х 7 39 0,40 2,880 13,895 1,96 3,69 21,9
10 х 10 57 0,41 2,704 17,835 1,65 3,15 14,1
15 х 15 120 0,406 2,743 18,368 1,70 3,25 15,6
20 х 20 189 0,402 2,884 18,841 1,62 3,14 8,1
Примечание. При расчетах Sat в качестве Sam принято значение исходного среднего Ram на всей сканированной
площади. Так как для фрезерованной поверхности, благодаря достаточной однородности и равномерности микрорельефа, среднее арифметическое отклонение профиля в пределах базовой длины и базовой площади практически не отличается.
Среднеарифметическое отклонение профиля при реализации технологической последовательности дробеударное формообразование - зачистка
При зачистке детали после дробеударного формообразования с ее поверхности удаляется слой материала, толщина которого зависит от высоты параметров исходной шероховатости.
Применительно к структуре поверхности после дробеударного формообразования припуск а определяет глубина отпечатка (рис. 2), [3].
VT/Ла
\/////////// .^f / / //\
S -s;
Рис. 2. Схематичное изображение поверхности детали, обработанной дробью, где hmax -максимальная глубина отпечатка дроби; а - припуск, удаляемый при зачистке
Fig. 2. Schematic diagram of the part surface treated by shot peening, where hmax - maximum depth of shot indentation; a - allowance removed at grinding
Максимальное значение глубины отпечатка дроби Ьтах на исследуемом участке поверхности на стадии зачистки должно быть уменьшено на величину припуска а в соответствии с требованиями конструкторской документации и допуском на деталь. В этом случае полное удаление следов ударов дроби совершенно необязательно, в результате чего после зачистки остается еще некоторое количество отпечатков дроби. Таким образом, шероховатость поверхности зачищаемых деталей, как до зачистки, так и после в значительной степени определяют следы дробеударной обработки.
Согласно [10], исходная средняя плоскость, формируемая при механической обработке,
после дробеударного воздействия смещается на некоторую величину вниз. При снятии материала припуска последующей зачисткой происходит повторное смещение средней плоскости, то есть средняя плоскость профиля после зачистки находится ниже средней плоскости профиля после дробеударной обработки.
На рис. 3 представлена условная графическая схема расположения основных параметров профиля поверхности после механической обработки, дробеударного формообразования и зачистки. При этом основные параметры шероховатости поверхности после зачистки определяются на основании расположения средней плоскости Рк [13, 14].
Рис. 3. Схема профиля обрабатываемой поверхности после фрезерования, дробеударного формообразования - зачистки Fig. 3. Diagram of the machined surface profile after milling, shot peening and grinding with flap wheels
На рис. 3 дополнительно внесены следующие обозначения: Rs - радиус дроби; Po -средняя плоскость после фрезерования; Pi - средняя плоскость после дробеударного формообразования; Pp - средняя плоскость после зачистки без учета дробеударного формообразования; Pk - средняя плоскость после зачистки; hi - глубина k-го отпечатка; hp - припуск, удаляемый при зачистке; hk - глубина отпечатка после зачистки; hk' - глубина отпечатка от средней плоскости после зачистки с учетом дробеударного формообразования; hk" - расстояние между средней плоскостью после зачистки без учета ДУФ (Pp) и средней плоскостью после зачистки (Pk); r - радиус отпечатка в плане на средней плоскости после фрезерования (Po); rk - радиус отпечатка в плане на средней плоскости Pp; rk' - радиус отпечатка в плане на средней плоскости Pk; Vk' - объем пустоты отпечатка после зачистки под средней плоскостью Pk ; Vk" - объем пустоты отпечатка после зачистки над средней плоскостью Pk.
Если после выполнения зачистки остается некоторое количество отпечатков, то аналогично методу определения средней плоскости после дробеударного формообразования, конечное положение средней плоскости после зачистки определяется следующей формулой:
У к 1 t
К=Ук=f
ГЬ ГЬ k=1
R -1 h
(14)
где t - количество оставшихся после зачистки отпечатков дроби, величина которых превышает уровень исходного микрорельефа; Ук - объем пустот к-го отпечатка под средней плоскостью,
Рр.
При этом объем пустот к-го отпечатка под средней плоскостью, Рр определится выражением:
УК=ук+Ж
(15)
k=1
k=1
k=1
1
Глубина отпечатка после зачистки дробью обработанной поверхности вычисляется следующим образом:
К = К - кр. (16)
Тогда, преобразовав выражение (14) с учетом (16), получим следующее:
К = }ь- Кр )2 (** - \ (К - нр)]. 07)
Среднее арифметическое отклонение профиля в пределах базовой площади после дробеударного формообразования-зачистки без учета исходной шероховатости поверхности определятся по формуле:
К=1-¿ПК - К )2-1 (К - Кр )]=2г£(К -К - К )2-к - 1(К -Кр - и; Д (18)
гь ;=1 V 3 ) ^ь ;=1 V 3 )
Итоговая формула для расчета среднего арифметического отклонения профиля в пределах базовой площади после дробеударного формообразования -зачистки с учетом исходной шероховатости может определяться следующим образом:
^ = + (К -кр - К )2 / ^ - ±(К -кр - К) ], (19)
гь ;=1 V 3 )
где £азач - среднее арифметическое отклонение профиля в пределах базовой площади после
зачистки без учета ДУФ.
Формула (19) справедлива при условии наличия достаточного количества оставшихся отпечатков дроби. В противном случае, когда величина припуска близка к значению глубин наибольших отпечатков дроби, оставшиеся отпечатки дроби не оказывают значительного влияния на формирование шероховатости обрабатываемой поверхности после зачистки. Следовательно, формирование шероховатости поверхности при зачистке можно рассматривать как процесс формирования шероховатости при традиционной обработке лепестковым кругом.
Для наглядности на рис. 4 а представлен участок в плане сканированной поверхности образца после ДУФ, а также профиль поверхности во взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через один из наибольших отпечатков дроби на исследуемом участке, на рис. 4 Ь - результаты измерения.
По результатам контроля параметров шероховатости образца среднее значение в пределах площади исследуемого участка На составило 3,981 мкм, при этом Нр, характеризующее величину наивысших вершин профиля 18,711 мкм, Ну - глубочайшая впадина профиля (по абсолютному значению) 41,249 мкм.
В результате зачистки лепестковым кругом с обрабатываемой поверхности детали был удален необходимый слой металла. На рис. 5 представлен результат сканирования участка 10*10 мм зачищенной поверхности ранее представленного образца, так что участок сканирования при дробеударном формообразовании совпал с участком сканирования при зачистке. На рис. 5 так же показан профиль поверхности во взаимно перпендикулярных плоскостях, проходящих через тот же отпечаток дроби.
m
Analytical Results
Label Value Unit
Average 27.E69 ляп
Ddta Points 31ÜB4769.2B
Percent Deta Points 39.67 %
Ra зЩ |jm
Rp 18.711 ■Jim
Kq 3.074 JJJÏl
Rt 59.959 jjm
ЙУ -41.249 unn
fj,m
a b
Рис. 4. Результат сканирования участка поверхности образца после дробеударного формообразования: а - профиль поверхности во взаимно перпендикулярных плоскостях, b -
результат измерения Fig. 4. Scan results of a sample surface after shot peen forming: a - surface profile in mutually perpendicular planes, b - measurement result
Analytical Results
Label Value Unit
Average 036 JJIÏl
Data Points 755Ö472.192
Percent Data Points 99,77 %
Ra 2,633 |jrn
Rp 16.2S5 jjm
ftq 154 JJIÏ1
R: 46,879 am
Rv -30.584 urn
а b
Рис. 5. Результат сканирования участка поверхности образца после дробеударного формообразования - зачистки: а - профиль поверхности во взаимно перпендикулярных плоскостях, b
- результат измерения
Fig. 5. Scan results of a sample surface after shot peen forming and subsequent grinding with flap wheels: a -surface profile in mutually perpendicular planes, b - measurement result
После выполнения зачистки среднее значение в пределах площади исследуемого участка На составило 2,633 мкм, Нр 16,295 мкм, Ну, уменьшилась до 30,584 мкм (по абсолютному значению).
По результатам анализа топографии поверхности (рис. 4 и 5) можно заключить, что даже при таком незначительном снятии припуска лепестковым кругом на обрабатываемой поверхности детали образуется новый микрорельеф поверхности как совокупность микронеровностей, сформированных последовательными этапами обработки - механической, дробеударной и зачисткой. То есть после зачистки остается еще некоторое количество крупных отпечатков дроби, которые непосредственно участвуют в формировании шероховатости поверхности обрабатываемой детали. Стоит отметить, что среднее значение параметра Sa в пределах площади исследуемого участка при зачистке не превысило допустимого при обработке панелей и обшивок (значения Ra 3,2).
Библиографический список
1. Пашков А.Е. Технологические связи в процессе изготовления длинномерных листовых деталей. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2005. 138 с.
2. Пашков А.Е. О создании комплексной технологии формообразования крупногабаритных панелей // Высокоэффективные технологии проектирования, конструкторско-технологической подготовки и изготовления самолетов Всероссийский (с международным участием) научно-практический семинар (г. Иркутск, 9-11 ноября 2011 г.). Иркутск, 2011. С. 103-110.
3. Кольцов В.П., Стародубцева Д.А., Чапышев А.П. К определению величины припуска при зачистке поверхности панелей и обшивок лепестковым кругом после дробеударного формообразования // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. 2017. Т. 73. № 1. С. 25-30.
4. Чапышев А.П. Статистическое описание поверхности после дробеударного формообразования // Перспективные технологии получения и обработки материалов: материалы Регион. науч.-техн. конф. (г. Иркутск, 25-26 сентября, 2004 г.). Иркутск, 2004. С. 42-46.
5. Кольцов В.П., Ле Чи Винь, Стародубцева Д.А. К определению степени покрытия после дробеударной обработки // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 11 (130). С. 45-52. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2017-11-45-52
6. Пашков А.Е., Чапышев А.П. Учет влияния структуры зоны обработки при дробеударном формообразовании // Технологическая механика материалов: межвузовский сб. науч. тр. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2003. С. 22-27.
7. Матлин М.М., Мосейко В.В. Вероятностная оценка параметров процесса дробеобработки // Известия Волгоградского государственного технического университета. 2005. № 2. С. 35-38.
8. Дияк А.Ю. Перспективные методы определения степени покрытия при обработке дробью // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2014. № 7 (90). С. 12-17.
9. Дияк А.Ю. Определение степени покрытия автоматизированным методом // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. № 12 (107). С. 19-25.
10. Кольцов В.П., Ле Чи Винь, Стародубцева Д.А. Математическая модель формирования среднеарифметического отклонения профиля поверхности при дробеударной обработке // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018. Т. 22. № 2 (133). С. 26-33. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2018-2-26-33
11. Koltsov V.P., Le Tri Vinh, Starodubtseva D.A. Surface roughness formation during shot peen forming // Materials Science and Engineering (The XI International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems. MEACS. 2017. Vol. 327. Р. 042125.
12. Хусу А.П., Витенберг Ю.Р., Пальмов В.А. Шероховатость поверхностей: теоретико-вероятностный подход. М.: Наука, 1975. 344 с.
13. Starodubtseva D.A., Le Tri Vinh, Koltsov V.P. Formation of the surface roughness during grinding with flap wheels after shot peening // International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment (ICMTMTE 2018) MATEC Web Conf. Vol. 224. Р. 01070.
14. Koltsov V.P., Starodubtseva D.A., Le Tri Vinh, Phung Xuan Son Step-by-step surface roughness formation during shot peening and subsequent grinding with flap wheels // International Conference on Aviamechanical Engineering and Transport (AviaENT 2018). Advances in Engineering Research. Vol. 158. P. 386-390.
References
1. Pashkov A.E. Tekhnologicheskie svyazi v processe izgotovleniya dlinnomernyh listovyh detalej [Technological relationships under long sheet metal part manufacturing]. Irkutsk: Irkutsk State Technical University Publ., 2005, 138 р. (In Russian)
2. Pashkov A.E. O sozdanii kompleksnoj tekhnologii formoobrazovaniya krupnogabaritnyh panelej [On the creation of a complex forming method for large panels]. Vysokoeffektivnye tekhnologii proektirovaniya, konstruktorsko-tekhnolog-icheskoj podgotovki i izgotovleniya samoletov Vserossijskij (s mezhdunarodnym uchastiem) nauchno-prakticheskij seminar [Highly efficient technologies of design, technological preparation and production of aircrafts. All-Russian (with international
0
participation) scientific and practical seminar, Irkutsk, 9-11 November 2011]. Irkutsk, 2011, pp. 103-110. (In Russian)
3. Kol'cov V.P., Starodubceva D.A., Chapyshev A.P. To determiination of a tolerance value at grinding sheath surfaces by flap wheels after shot peen forming. Vestnik Kazanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta im. A.N. Tu-poleva [Vestnik KGTU im. A.N. Tupoleva], 2017, vol. 73, no. 1, pp. 25-30. (In Russian)
4. Chapyshev A.P. Statisticheskoye opisaniye poverkhnostiposle drobeudarnogo formoobrazovaniya [Statistical description of surface after shot peening]. Materialy regional'noj nauchno-tekhnicheskoj konferencii "Perspektivnye tekhnologii polucheniya i obrabotki materialov" [Materials of the regional scientific and technical conference "Promicing technologies of material production and processing", Irkutsk, 25-26 September, 2004]. Irkutsk, 2004, pp. 42-46. (In Russian)
5. Kol'cov V.P., Le Chi Vin', Starodubceva D.A. To the problem of shot peening coverage degree determination. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Proceedings of Irkutsk State Technical University], 2017, vol. 21, no. 11 (130), pp. 45-52. (In Russian). https://doi.org/10.21285/1814-3520-2017-11-45-52.
6. Pashkov A.E., Chapyshev A.P. Uchet vliyaniya struktury zony obrabotkipridrobeudarnom formoobrazovanii[Accounting of machining zone structure effect under shot peening forming]. Tekhnologicheskaya mekhanika materialov: mezhvuzov-skijsb. nauch. tr. [Technological mechanics of materials: interuniversity collection of scientific works]. Irkutsk: Irkutsk State Technical University Publ., 2003, pp. 22-27. (In Russian)
7. Matlin M.M., Mosejko V.V. Probabilistic estimation of shot peening process parameters. Izvestiya Volgogradskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Izvestia VSTU], 2005, no. 2, pp. 35-38. (In Russian)
8. Diyak A.Yu. Promising methods to determine surface coverage under shot peening. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Proceedings of Irkutsk State Technical University], 2014, no. 7 (90), pp. 12-17. (In Russian)
9. Diyak A.Yu. Shot coverage degree estimation by a computer-aided method. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Proceedings of Irkutsk State Technical University], 2015, no. 12 (107), pp. 19-25. (In Russian)
10. Kol'cov V.P., Le Chi Vin', Starodubceva D.A. Mathematical model of surface profile arithmetic mean deviation formation at shot peen forming. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta [Proceedings of Irkutsk State Technical University], 2018, vol. 22, no. 2 (133), pp. 26-33. (In Russian) https://doi.org/10.21285/1814-3520-2018-2-26-33
11. Koltsov V.P., Le Tri Vinh, Starodubtseva D.A. Surface roughness formation during shot peen forming. Materials Science and Engineering (The XI International Conference on Mechanical Engineering, Automation and Control Systems. MEACS, 2017, vol. 327, 042125 p.
12. Husu A.P., Vitenberg Yu.R., Pal'mov V.A. Sherohovatost' poverhnostej: teoretiko-veroyatnostnyj podhod [Surface roughness: theoretical and probabilistic approach]. Moscow: Nauka Publ., 1975, 344 p.
13. Starodubtseva D.A., Le Tri Vinh, Koltsov V.P. Formation of the surface roughness during grinding with flap wheels after shot peening. International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment (ICMTMTE 2018) MATEC Web Conf., vol. 224, 01070 p.
14. Koltsov V.P., Starodubtseva D.A., Le Tri Vinh, Phung Xuan Son Step-by-step surface roughness formation during shot peening and subsequent grinding with flap wheels. International Conference on Aviamechanical Engineering and Transport. AviaENT. Advances in Engineering Research. 2018, vol. 158, pp. 386-390.
Критерии авторства
Кольцов В.П., Ле Чи Винь, Стародубцева Д.А. заявляют о равном участии в получении и оформлении научных результатов и в равной мере несут ответственность за плагиат.
Authorship criteria
Koltsov V.P., Le Tri Vinh, Starodubtseva D.A. declare equal participation in obtaining and formalization of scientific results and bear equal responsibility for plagiarism.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Conflict of interests
The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.
0
