Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций
Каталог

Обратная связь

Я ищу:

Содержимое электронного каталога российских диссертаций

Диссертационная работа:

Гаврилова Анна Владимировна. Повышение качества лезвийной обработки полимерных и композиционных материалов путем предварительного механического деформирования заготовок : диссертация ... кандидата технических наук : 05.03.01 / Гаврилова Анна Владимировна; [Место защиты: Комсомольск-на-Амуре гос. техн. ун-т].- Хабаровск, 2009.- 159 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/1490


Для получения доступа к работе, заполните представленную ниже форму:


*Имя Отчество:
*email



Содержание диссертации:

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЕМ

ПРОЦЕССОВ ОБРАБОТКИ ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ 9

  1. Анализ существующих методов физико-технической обработки полимерных материалов 9

  2. Обзор экспериментальных и теоретических исследований процесса резания полимерных материалов 20

  3. Современные представления о прочности полимерных материалов 39

1.4. Выводы. Постановка задач исследований 46
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ СПОСОБА

КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКИ ЗАГОТОВОК ИЗ
ПОЛИМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ С УЧЕТОМ
ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЧЕСКОГО
ДЕФОРМИРОВАНИЯ 49

2.1. Методика расчета напряженно - деформированного состояния

в зоне контактного взаимодействия при резании 49

2.2. Способ комбинированной обработки заготовок из полимерных
материалов с учетом предварительного механического
деформирования 54

2.3. Влияние скорости деформирования на прочностные
характеристики материалов 56

2.4. Выводы по главе 2 60
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КИНЕТИКИ

ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ
МАТЕРИАЛОВ 61

3.1. Обоснование выбора материала экспериментальных образцов 61

  1. Контроль процесса разрушения посредством анализа сигналов акустической эмиссии 62

  2. Влияние предварительного деформирования полимерных материалов на изменение прочности 75

  3. Исследование твердости полимерных материалов в зависимости от величины предварительного напряженного состояния 90

3.5. Выводы 93
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО МЕХАНИЧЕСКОГО
ДЕФОРМИРОВАНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ
МАТЕРИАЛОВ НА ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА
ОБРАБОТАННОЙ ПОВЕРХНОСТИ 96

  1. Методика проведения экспериментальных исследований 96

  2. Экспериментальные исследования твердости обработанной поверхности деталей 101

  3. Влияние предварительного деформирования на качество обработанной точением поверхности 115

4.4. Исследование процесса стружкообразования при точении

полимерных материалов 131

Основные выводы и результаты 142

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 144



Введение диссертации:

Развитие современного машиностроения, приборостроения и многих других отраслей промышленности невозможно без применения синтетических полимерных материалов. Это объясняется тем, что пластические материалы обладают малой плотностью и поэтому даже при небольшой прочности обладают высокой удельной прочностью, превосходя по этому важному показателю такие традиционные конструкционные материалы, как сталь, латунь и т.п. К другим ценным свойствам пластмасс следует отнести высокую химическую стойкость, диэлектричность, антифрикционную способность, а также их хорошие технологические свойства.

Технологические свойства полимерных и композиционных материалов должны обеспечивать минимальную трудоемкость изготовления деталей и конструкций. Технологичность характеризуется способностью материала приобретать заданную форму при действии различных факторов, подвергаться механической обработке, соединяться различными методами. Использование полимеров как конструкционных материалов позволяет не только уменьшить вес деталей и узлов механизмов, но и снизить трудоемкость и себестоимость изготовления, обеспечить значительную экономию черных металлов и других материалов. Например, одна тонна полиамида в машиностроении и приборостроении заменяет 12-15 тонн черных и цветных металлов, снижает трудоемкость изготовления в 4-5 раз [150]. А.Д. Верхотуровым установлено [13], что с середины 20 века наблюдается тенденция относительного снижения использования сталей и повышения доли других материалов, в том числе и полимерных. Такая тенденция является довольно перспективной для развития многих отраслей промышленности в современных условиях возрастающего дефицита минерального сырья и ухудшающейся экологической обстановки.

При изготовлении деталей из пластмасс современными методами происходит изменение их размеров и формы, связанное с усадкой материала во время охлаждения. Для получения деталей и изделий заданных размеров и

обеспечения требуемых значений параметров качества обработанных поверхностей их подвергают механической обработке резанием, которая является необходимой, широко распространенной и одной из ответственных операций в технологическом процессе производства деталей из пластмасс.

Получаемые при механической обработке параметры качества поверхности зачастую не соответствуют значениям, установленным в технических требованиях, что приводит к необходимости дополнительной обработки, так как именно от качества обработанной резанием поверхности в большей степени зависят надежность и долговечность функционирования деталей и механизмов.

Различия в упругих, прочностных и других свойствах, присущие различным полимерным материалам, тесно связаны с их состоянием и структурой. Изменения в состоянии и структуре определенным образом отражаются и на технологических свойствах материалов, особенно на обрабатываемости резанием.

Под обрабатываемостью резанием понимают степень легкости, с которой может быть обработана данная заготовка из пластмассы. В свою очередь, обрабатываемость заготовок из того или иного полимерного материала — понятие комплексное, ее эффективность складывается из следующих основных составляющих: интенсивность износа режущих граней инструмента; размерная точность обработки, качественные показатели обработанной поверхности; энергосиловые параметры процесса резания.

Наличие у полимерных и композиционных материалов специфичных свойств обуславливают резкое отличие процессов их механической обработки от процессов резания металлов, при этом эффективность методов обработки резанием в основном зависит от режимов обработки и используемых оборудования и режущего инструмента. Однако на практике имеются большие затруднения с достижением требуемого качества обработанной поверхности деталей из полимерных материалов обычными методами обработки.

Технологических методов, специально предназначенных для обработки капролона, недостаточно и они имеют невысокую эффективность. Это приводит к необходимости разработки новых оригинальных способов обработки деталей из пластмасс, сущность которых заключается в направленном изменении свойств обрабатываемого материала в зоне резания с целью обеспечения благоприятных условий для получения обработанной поверхности высокой точности и качества.

Таким образом, задача повышения качественных показателей поверхностей полимерных и конструкционных материалов после механической обработки, в том числе на основе новых технологических решений, является актуальной.

Цель работы — повышение качества токарной обработки полимерных и композиционных материалов на основе определения связей между параметрами предварительного механического деформирования заготовок с прочностными свойствами материала и показателями качества обработанной поверхности.

Для достижения поставленной цели сформулированы и решены следующие задачи исследований:

  1. исследовать кинетику процессов деформирования и разрушения полимерных и композиционных материалов методом акустической эмиссии и установить зависимости показателей прочности материала от параметров механического деформирования;

  2. установить связь параметров напряженно-деформированного состояния полимерного материала в зоне резания с твердостью обработанной поверхности термопластичных материалов;

  3. разработать новый комбинированный способ обработки полимерных материалов на основе предварительного механического деформирования заготовок и точения;

4) установить связи между параметрами предварительного деформирования заготовки на твердость, параметры шероховатости и отклонения формы поверхностей деталей, полученных при токарной обработке.

Научная новизна работы:

исследована кинетика процессов деформирования и разрушения полимерных и композиционных материалов при одноосном растяжении методом акустической эмиссии для различных вариантов нагружения экспериментальных образцов и научно обоснован выбор параметров предварительного механического деформирования заготовок;

разработан способ повышения качества обработанной поверхности деталей из полимерных и композиционных материалов за счет применения операции предварительного механического деформирования заготовок;

экспериментально установлены связи между режимами резания и параметрами деформирования заготовок из полимерных и композиционных материалов с шероховатостью, твердостью и отклонениями формы обработанной поверхности.

Практическая значимость работы заключается:

- в разработке комбинированного способа обработки заготовок из
полимерных и композиционных материалов для повышения качества
обработанной поверхности за счет создания предварительных напряжений
сжатия или растяжения; представленный способ защищен патентом Российской
Федерации на изобретение №2317196;

- в разработке научно-обоснованных рекомендаций по повышению
качества обработанной поверхности полимерных и композиционных
материалов путем выбора параметров предварительного механического
деформирования заготовки, которые внедрены в производственную
деятельность ОАО «Дальневосточный научно-исследовательский институт
технологии судостроения».

На защиту выносятся:

- обоснование влияния предварительного механического деформирования полимерных материалов на повышение качества обработанной точением поверхности детали;

- результаты исследования кинетики деформирования и разрушения
полимерных материалов;

- результаты исследования связи между параметрами предварительного
механического деформирования и прочностными характеристиками
полимерных материалов;

результаты экспериментальных исследований влияния предварительного механического деформирования на значения параметров твердости, шероховатости поверхности, отклонений формы изготовленной детали, и рекомендации, разработанные на их основе.

Реклама


2006-20011 © Каталог российских диссертаций