А. И. ПОТАПОВ, Т. С. ТИТОВА. Экологически безопасные технологии на железнодорожном транспорте: текстовая версия

В данном направлении представлены основные результаты исследований и разработок, выполненных в научноис следовательском центре ультразвуко вых технологий СевероЗападного го сударственного заочного технического университета. Ультразвуковая упрочняюще финишная обработка металлов Эффективным методом снижения величины статических нагрузок при пластическом деформировании ме таллов является сообщение инстру менту ультразвуковых колебаний. При воздействии ультразвука возникают сложные процессы: наложение дина мических знакопеременных нагрузок на статические нагрузки, локальное поглощение ультразвуковой энергии, что в конечном итоге приводит к из менению условий течения металла и облегчению пластического деформи рования.

Ультразвуковая упрочняющефи нишная обработка позволяет улучшить такие характеристики поверхностного слоя, как опорная поверхность, кон тактная жесткость, коэффициент тре ния скольжения и количество искаже ний в кристаллической решетке. Исследования показали, что при со общении инструменту ультразвуко вых колебаний динамические силы в несколько раз превышают статичес кие нагрузки. Сложение статического напряжения в определенной части цикла делает суммарное напряжение достаточным для преодоления дисло кациями потенциальных барьеров и более раннего пластического течения. Воздействие ультразвука также акти визирует движение дислокаций, за держанных на препятствиях, способ ствует зарождению дислокаций внут ри существующих источников и, таким образом, облегчает процесс пластической деформации.

Ультразвуковая обработка применя ется после чистовой токарной обра ботки. Ультразвуковой инструмент кре пится в резцедержку универсального токарного станка и под действием ста тической силы, создаваемой пружиной, и импульсной динамической силы, соз даваемой ультразвуковой колебатель ной системами, пластически деформи рует поверхностный слой детали, уве личивая его микротвердость. Таким об разом снимаются остаточные макро и микронапряжения, исчезают неров ности поверхности и создается улуч шенный поверхностный слой с регу лярным характером микрорельефа. В результате такой обработки микрот вердость поверхности, в зависимости от исходной и вида обрабатываемого ме талла, повышается до 200 %. Шерохова тость снижается с Ra 3,2 до Ra 0,1; данное качество поверхности достижимо не только на термически обработанных и сырых сталях, но и на чугунах, на цвет ных и нержавеющих металлах и спла вах. Толщина наклепа может быть до 0,5 мм, в отдельных случаях — до 1,5–2 мм. Оптимально сочетая статическую и динамическую составляющие силы ультразвуковой обработки, можно пре высить предел текучести обрабатывае мого металла и тем самым проводить коррекцию геометрии обрабатываемой детали. Предел контактной выносли вости при этом повышается на 30–70 %.