Методика оценки качества микроповерхности после размерной электрохимической обработки с применением фрактального анализа
Диссертация
Для наиболее часто используемой в производстве таких деталей размерной электрохимической обработки (ЭХО) прямые физические измерения микронеровностей дают хотя стабильный, но неточный результат, что вызывает опасение утраты прочностных показателей силовых вафельных конструкций. Разработанный в последние годы метод оценки поверхностного слоя на основе фрактального анализа дает возможность перейти… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Методы оценки свойств поверхности деталей вафельной конструкции
- 1. 1. Детали вафельной конструкции и требования, предъявляемые к ним
- 1. 2. Методы изготовления вафельных конструкций и силовых элементов
- 1. 3. Анализ методов оценки параметров поверхностного слоя деталей машин
- 1. 4. Основные научные исследования в области применения теории фракталов для оценки свойств поверхности
- 1. 4. 1. Общие сведения о фракталах
- 1. 4. 2. Методы определения фрактальности поверхности
- 1. 4. 3. Взаимосвязь свойств поверхности и ее фрактальной размерности
- 1. 5. Выводы
- Глава 2. Теоретические исследования процесса формирования электрохимически обработанной поверхности с применением теории фракталов
- 2. 1. Особенности формирования поверхностного слоя при размерной электрохимической обработке как результат фрактально-синергетической природы метода
- 2. 2. Математическая модель процесса формирования электрохимически обработанной поверхности на основе фрактального анализа, учитывающая стадию пленкообразования
- 2. 3. Современные методы оценки параметров поверхностного слоя
- 2. 4. Оценка свойств поверхности на основе многомерной шкалы
- 2. 5. Определение наличия фрактальности с использованием свойств показателя Херста
- 2. 6. Выводы
- Глава 3. Методики экспериментальных исследований
- 3. 1. Критерии фрактальности микроповерхности
- 3. 2. Методика определения фрактальной размерности поверхности в программе «Nova»
- 3. 3. Методика проведения исследования взаимосвязи режимов размерной ЭХО, геометрических параметров поверхности и фрактальной размерности
- 3. 4. Методика поляризационных исследований
- 3. 5. Методика определения эксплуатационных свойств поверхности при размерной ЭХО
- 3. 6. Расширение оценочного диапазона многомерной шкалы и алгоритм ее применения
- 3. 7. Выводы
- Глава 4. Результаты экспериментальных и теоретических исследований
- 4. 1. Исследование наличия фрактальных свойств поверхности
- 4. 2. Фрактальный анализ поверхности в программе «Nova»
- 4. 3. Исследование взаимосвязи режимов размерной электрохимической обработки, геометрических параметров поверхности и фрактальной размерности
- 4. 4. Поляризационные исследования
- 4. 5. Исследование эксплуатационных свойств деталей вафельной конструкции
- 4. 6. Сходимость результатов теоретических и экспериментальных исследований
- 4. 7. Уточнение многомерной шкалы и разработка формы представления результатов
- 4. 8. Методика оценки качества микроповерхности после размерной электрохимической обработки с применением фрактального анализа
- 4. 9. Пример оценки качества микроповерхности металлических деталей после размерной электрохимической обработки с применением фрактального анализа
- 4. 10. Результаты и
- выводы
- Глава 5. Внедрение результатов исследований
- 5. 1. Технологический процесс контроля качества поверхностного слоя облегченных деталей вафельной конструкции
- 5. 2. Технологический маршрут изготовления вафельных обечаек
5.3 Внедрение в производство технологического процесса изготовления деталей с применением методики оценки качества микроповерхности после размерной электрохимической обработки с использованием фрактального анализа.
5.4 Выводы.
Список литературы
- Электрофизические и электрохимические методы обработки: В 2-х т. / Под ред. В. П. Смоленцева. М.: Высш. шк., 1983. Т. 1. 247 с.
- Смоленцев В.П. Технология электрохимической обработки внутренних поверхностей / В. П. Смоленцев. М.: Машиностроение, 1978. 176 с.
- Электрофизические и электрохимические методы обработки: В 2-х т. / Под ред. В. П. Смоленцева. М.: Высш. шк., 1983. Т. 2. 208 с.
- Технология электрических методов обработки: учебное пособие / В. П. Смоленцев, A.B. Кузовкин, А. И. Болдырев, В. И. Гунин. Воронеж: ВГУ, 2001. 310 с. (Гриф МО РФ).
- Болдырев А.И. Достижение заданного качества материала управлением технологическими условиями комбинированной обработки / А. И. Болдырев // Вестник Саратовского ГТУ. 2010. № 3 (46). С. 27−31.
- A.c. 1 085 734 СССР, МКИЗ В 23 Р 1/04, 1/10. Способ электрохимикомеханической обработки / А. И. Болдырев, В. П. Смоленцев (СССР). № 3 460 386/25−08- заявл. 29.06.82- опубл. 15.04.84- Бюл. № 14. 2 с.
- Седыкин Ф.В. Размерная электрохимическая обработка деталей машин,— М.: Машиностроение, 1976, 302 с.
- Суров Н.С. Технология электрохимических методов обработки. М.: Машиностроение, 1990, 91 с.
- Болдырев А.И. Экспериментальные исследования состояния поверхностного слоя после электрохимикомеханической обработки / А. И. Болдырев // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2010. Т. 6. № 10. С. 1520.
- Болдырев А.И. Влияние комбинированной электрохимикомеханической обработки на состояние поверхностного слоя деталей машин / А. И. Болдырев // Вестник Брянского ГТУ. 2011. № 1 (29). С. 15−21.
- Болдырев А.И. Обеспечение заданного качества поверхностного слоя каналов комбинированной обработкой / А. И. Болдырев // Известия ОрелГТУ. 2009. № 2−3/274(560). С. 59−63.
- Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. Учеб. пособие / Б. А. Артемонов и др., М.: Высшая школа, 1983. С. 119.
- Румянцев Е.М., Давидов А. Д. Технология электрохимической обработки металлов: Учеб. пособие для техн. вузов. М.: Высш. шк., 1984. -159 с.
- Давыдов А.Д. Изучение анодного растворения алюминия при высоких плотностях тока В кн.: Теория и практика размерной электрохимической обработки материалов. Уфа, НТО машпром, 1971, с. 29−30.
- Технико-экономические вопросы электрохимического формообразования: научное издание / В. В. Паршутин, В.В. Бородин- Ред. Ф. Ф. Седыкин — АН Молдав. ССр. Кишинев: Штиинца, 1981. — 128 с.: граф., схем, табл., фото. — Библиогр.: с. 119−124.
- Тэхт В.П., Купершток С. Н. Остаточные напряжения при различных видах механической обработке. Применяемых для изготовления турбинных лопаток.- М.: Энергомашиностроение. 1976. № 12. С. 40−42.
- Болдырев А.И. Инженерия поверхностного слоя изделий при электрохимической и комбинированной обработке / А. И. Болдырев // Вестник Донского ГТУ. 2009. Т. 9. № 4(43). С. 627−635.
- Вячеславова О.Ф., Усов С. В., Свириденко Д. С. Формирование нанокомплексов на базе структурно-информационных технологий и комплексных автоматизированных систем // Технология машиностроения. 2009. № 4. С. 52−56.
- МИ 1850−88 Методические указания. ГСИ. Образцы шероховатости поверхности (сравнения). Методика поверки. -М.: Издательство Стандартов, 1988 г., 25 с.
- ГОСТ 9378–93. Образцы шероховатости поверхности (сравнения). Общие технические условия. М.: Издательство Стандартов, 1993 г., 20 с.
- Калин Б.А., Волков Н. В. Измерение топографии модифицированной поверхности материалов. М.: МИФИ, 2008. 32 с.
- Дунин-Барковский И.В., Карташова А. Н. Измерения и анализ шероховатости, волнистости и некруглости поверхности. М.: Машиностроение, 1978 г. 232 с.
- Аксютов JI.H. Определение параметров шероховатости поверхности оптическим методом // Инженерно-физический журн., 1975. Т. 23. Вып. 6. С. 10 791 083.
- Витенберг Ю.Р. Шероховатость поверхности и методы ее оценки. Д.: 1971.98 с.
- Левин В.М. Контактный метод измерения микрогеометрии поверхности. Основы метода и оптические профилограммы. М.: 1950. 192 с. 26. «Талисурф-10» система измерения качества обработки поверхности/ В.Ц. П. Пер. ст. Мицухибо К., 1989, т.51.
- Измеритель высоты выступов для работы с измерителем параметров поверхностей /Пер. с англ., 1985, т.11, с. 35−46.
- ГОСТ 18 961–80. Иглы алмазные к приборам для измерения шероховатости поверхности. Технические условия. М.: Издательство Стандартов, 1980 г., 34 стр.
- Бавыкин О.Б., Вячеславова О. Ф. Комплексная оценка качества поверхности и эксплуатационных свойств изделий из наноматериалов // Автомобильная промышленность. 2012 г. — № 3. — С 36−37.
- Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. М.: Машиностроение, 2000. — 320 с.
- Табенкин А.Н., Тарасов С. Б., Степанов С. Н. Шероховатость, волнистость, профиль. Международный опыт. Издательство Политехнического университета. Санкт-Петербург. 2007. 136 с.
- ГОСТ 2789–73 Шероховатость поверхности. Параметры, характеристики и обоначения. -М.: Издательство Стандартов, 1982 г., 15 с.
- ISO 13 565−3:1998. Геометрические характеристики изделий (GPS). Структура поверхности: профильный метод. Поверхности с послойным распределением функциональных свойств. Часть 3. Характеристики высоты с применением кривой распределения материала. С. 26.
- Mandelbrot B.B. The Fractal Geometry of Nature. N. Y.: Freeman, 1982. — 4681. P
- Потапов A.A. Фракталы в радиофизике и радиолокации: Топология выборки. Изд. 2-е, перераб. и доп.- М.: Университетская книга, 2005.- 848 с.
- Федер Е. Фракталы: Пер. с англ. М.: Мир, 1991. — 262 с.
- Вячеславова О.Ф., Усов C.B. Создание структурно-информационных технологий и комплексных автоматизированных систем для построения нанообъектов // Информационные технологии и вычислительные системы. 2008. № З.С. 98−106.
- Besicovitch A. S. On the Sum of Digits of Real Numbers Represented in Dyadic System (On Set of Fraction dimension II)//Math. Annal. 1934. B. l 10, № 3. S. 321−330.
- Hausdorff F. Dimension und Ausseres Mass//Math. Annal. 1919. В. 79. S. 157 179.
- Бельков Д.В. Методы определения фрактальной размерности рельефа обработанной поверхности // Прогресивш технологи i системи машинобудування. 2009. № 37. С. 14−19.
- Золотухин И.В. Твердотельные фрактальные структуры / И. В. Золотухин, Ю. Е. Калинин, В. И. Логинова // Альтернативная энергетика и экология. 2005. -Т. 29. — № 9. — С. 56−66.
- Дырда В.И. Механика разрушения композитных материалов в контексте фрактального анализа. / В. И. Дырда, М. А. Щелокова // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2008. — Вип. 79. — Б1блюгр.: 36 назв. — рос.
- L. Nyikos and Т. Pajkossy: Fractal dimension and fractional power frequency dependent impedance of blocking electrodes, Electrochim. Acta 30 (11), 1533−1540 (1985).
- Fractal Structures of Zinc Metal Leaves Grown by Electrodeposition. M. Matsushita, M. Sano, Y. Hayakawa, H. Honjo, and Y. Sawada. // Phys. Rev. Lett. 1984. V. 53. P. 286.
- Пояркова E.B., Кузеев И. Р., Юркин E.C. Применение фрактального анализа при контроле качества термической обработки стали 35ХМА // Новые материалы и технологии в машиностроении: тезисы межд. научн. конф. (Брянск, 2009 г.). -Брянск: БГИТА, 2009. 134 с.
- Балмасов А.В., Бурков В. М., Гаврилова E.JL, Гришина Е. П., Донцов М. Г., Невский О. И., Носков А. В. Электрохимическая размерная обработка металлов и сплавов. Проблемы теории и практики. ГОУ ВПО Иван. гос. хим.-технол. ун-т. Иваново, 2006, 282 с.
- Барахтин Б.К., Мещеряков Ю. И., Савенков Г. Г. Динамические и фрактальные свойства стали СП-28 в условиях высокоскоростного нагружения // ЖТФ. 1998 г. — Т. 66, № 10. — С.43−49.
- Потапов A.A., Булавкин В. В., Герман В. А., Вячеславова О. Ф. Исследование микрорельефа обработанных поверхностей с помощью методов фрактальных сигнатур // ЖТФ. 2005. — Т. 75, № 5. — С. 28 — 45.
- Мельник М. А. Фрактальный анализ извилистости рек: на примере Томской области // Вестник Томского государственного университета. 2010 г. — № 335. — С. 168−176.
- Старченко Н.В. Локальный анализ хаотических временных рядов с помощью индекса фрактальности: автореф. дис. канд. физ.-мат. наук. -М.: 2005.
- Герасименко Н.М., Апрелов С. А. Фрактальные методы анализа степени упорядоченности наноструктур // Российские нанотехнологии 2007. — Т. 2, № 1−2. -С. 136−139.
- Потапов A.A., Гуляев Ю. В., Никитов С. А., Пахомов A.A., Герман В. А. Новейшие методы обработки изображений / Под ред. A.A. Потапова- М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008.- 496 с. (монография по гранту РФФИ № 07 — 07 — 7 005).
- Аптуков В.Н., Митин В. Ю., Скачков А. П. Исследование микрорельефа поверхности сильвина с помощью метода Хёрста // Вестник Пермского университета. 2010 г. — № 4. — С. 30−33.
- Демин С.А., Галимзянов Б. Н., Панищев О. Ю. Анализ персистентных и антиперсистентных корреляций в биомедицинских сигналах // Успехи современной радиоэлектроники. 2011 г., — № 5. — С. 61−71.59. http://www.cplire.ru.
- Киселевский О.С. Методика мультифрактального анализа поверхностей по данным атомно-силовой микроскопии // БелСЗМ, № 4, 2000. С. 31−40.
- Рогалев A.B. Влияние ультрадисперсных частиц на формирование структуры и уровень эксплуатационных свойств КМ: автореф. дис. кан. техн. наук. Барнаул, 2007. — 18 с.
- Носков A.B., Балмасов A.B., Козлова Н. Б., Лилин С. А. Фрактальные свойства поверхности вольфрама по данным импедансной спектроскопии границы раздела металл-раствор // Журн. физ. химии. 2003. Т. 77. С. 2081.
- Сафонов A.A., Штеренберг A.M. Фрактальный анализ поверхности тонкопленочных нано- и микроструктур, синтезируемых в тлеющем разряде // Мир измерений. № 6. М.: 2010. С. 46 -53.
- Сафонов A.A. Кинетика формирования и свойства нано- и микроструктур полимеров, синтезируемых в тлеющем разряде пониженного давления в парах адамантана и его производных: автореф. дис. кан. техн. наук. Самара, 2012. — 20 с.
- Mandelbrot В.В., Passoja D.E., Paullay A.J., Fractal character of fracture surfaces of metals. Nature, v. 308, n. 19, April, p. 721−722, 1984.
- Генералова A.A. Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя деталей машин на основе оценки его характеристик с применением теории фракталов: автореф. дис. канд. техн. наук. Пенза, 2012.
- Кликушин Ю.Н. Фрактальная шкала для измерения формы распределений вероятности // Журнал радиоэлектроники. 2000. № 3. С. 3−3.
- Каримов А.Х. Методы расчета электрохимического формообразования.- Казань: Изд.-во Казанского университета, 1990, 25 с.
- Талохов М.А. Моделирование сложных объектов. М.: 1993, 53с.
- Усов C.B., Ядрышников А. К. Применение комбинированной обработки для упрочнения сталей РКТ / В сб. Современные технологии производства РКТ, вып.2,-М.: 2002, с. 119−126.
- Клопова СВ. Исследование обрабатываемости и режимы обработки титановых сплавов ВТ-3, ВТ-8, ВТ-9, ОТЧ-1 электрохимическим способом в различных электролитах / Авиационная промышленность, 1967, № 4, с. 14−18.
- Анодное исследование А1 и его сплавов: Пер. с англ., -М.: Металлургия, 1986, 186 с.
- Бавыкин О.Б., Вячеславова О. Ф. Формирование наименьшего значения шероховатости поверхности деталей машин на основе выбора оптимальных режимов размерной электрохимической обработки // Известия МГТУ «МАМИ». -2010.-№ 2(10).-С. 102−107.
- Бавыкин О.Б. Метод фрактального анализа как основа способа распознавания и оценки структурных характеристик поверхностного слоя // Измерение, контроль, информатизация: тезисы межд. научн. конф. (Барнаул, 3−4 июня 2009 г.). Барнаул, 2009. — С. 188−189.
- РМГ 83−2007. Государственная система обеспечения единства измерений. Шкалы измерений. Термины и определения. М.: Издательство Стандартов, 2008 г. — 17 с.
- Шишкин И.Ф. Теоретическая метрология. Часть 1. Общая теория измерений // Спб.: Питер, 2010.- 192 с.
- Бавыкин О.Б. Оценка качества поверхности машиностроительных изделий на основе комплексного подхода с применением многомерной шкалы // Известия МГТУ «МАМИ». 2012 г., — № 1 (13). — С. 139−142.
- Бавыкин О.Б. Фрактальная многомерная шкала, предназначенная для управления режимом размерной ЭХО и оценки его выходных данных // Известия МГТУ «МАМИ». 2012 г., — № 2 (14), Т. 2. — С. 218−219.
- Вячеславова О.Ф., Савостьянова О. В., Бавыкин О. Б. Новый подход к повышению качества жизни человека путем актуализации оценочно-измерительных процедур параметров поверхности в субмикро- и нанодиапазонах // Качество и жизнь 2011.-2011 г.