Фінішна обробка деталей комбінованим робочим середовищем під дією коливань. фізичні явища та динаміка контактної взаємодії

Анотація

В статті проаналізовані процеси фінішної обробки з використанням комбінованого абразивного середовища під дією коливань, що поєднує механічні, фізичні, хімічні та енергетичні явища. В роботі досліджується фізична природа коливальних процесів, закономірності взаємодії між абразивними частками та поверхнею деталі, а також визначаються умови, за яких досягається максимальна ефективність обробки. Представлено порівняльний аналіз традиційних методів фінішної обробки – шліфування, галтування, абразивно-струменева та вібраційна обробка. Визначено їх переваги, недоліки та межі застосування в сучасному машинобудуванні.

Запропоновано новий метод фінішної обробки – обробка комбінованим робочим середовищем, який поєднує абразивні, хімічні, термічні, електричні та механічні дії. Комбіноване робоче середовище складається з абразивних гранул, технологічних розчинів та інтенсифікаторів процесу, які під дією коливань здійснюють складний, детермінований циркуляційний рух, створюючи чисельні мікроудари на поверхні деталі. Це дозволяє проводити операції очищення, шліфування, полірування, зміцнення поверхневого шару, зняття залишкових напружень, покращення адгезії та підготовку поверхні до нанесення покриття. Як і традиційні методи, цей метод дозволяє одночасно обробляти велику кількість деталей, а його комплексний підхід дозволяє досягти необхідної якості поверхні за коротший час обробки.

Розкрито механізм контактної взаємодії між абразивним середовищем та поверхнею деталі. Встановлено, що процес супроводжується явищами удару, кавітації, адгезії, зношуванням, поширенням хвиль та розсіюванням енергії. Коливання поділяються на частотні діапазони, від інфразвукових до ультразвукових. Досліджено вплив вільних, вимушених, параметричних та автоколивань на процес, а також їх вплив на поведінку робочого середовища та деталей.

Показано, що процес обробки є складною коливально – ударною системою з розподіленими параметрами, в якій значну роль відіграють частота, амплітуда, властивості абразиву, геометрія деталі та режими роботи обладнання.

Досліджено динамічні властивості робочого середовища: циркуляційний рух, пружна ударна взаємодія частинок, формування хвиль тиску, контактні процеси та деформація поверхневих шарів. Надано інформацію щодо впливу технологічних розчинів на інтенсивність процесу. Представлено математичні залежності, що описують зміни параметрів контакту, енергії удару, швидкості часток, сили взаємодії.

Запропонований підхід розширює можливості фінішної обробки в машинобудуванні, зокрема для деталей зі складною геометрією та високими вимогами до якості поверхні, та створює основу для подальшого розвитку технологій обробки комбінованими робочим середовищами під дією коливань.