IMPROVING THE MANUFACTURING EFFICIENCY OF NON-RIGID PARTS BY INTRODUCING THE ENERGY OF MODULATED ULTRASONIC VIBRATIONS INTO THE SHAPING ZONE
Abstract and keywords
Abstract (English):
The use of ultrasonic dimensional technologies to reduce technological residual stresses occuring under machining of non-rigid blanks in parts made of alloys with a low melting point is one of the most effective methods for manufacturing structurally complex parts. The main methods of using modulated ultrasonic vibrations (UsV) and their advantages when introduced into the machining zone during milling operations are viewed. Special attention is paid to the use of various types of UsV modulation to increase the efficiency of reducing technological residual stresses by involving dislocation segments of different lengths in the relaxation process when machining thin-walled non-rigid aluminum alloy blanks. The technological residual stresses were evaluated using the Seton-ARM measuring and computing complex. Phase changes in the surface layer of aluminum parts of the Rikor–7 X-ray measuring complex. The data obtained was processed on a computer using the MD-10 program. The UsV modulation was carried out using an original installation that includes a ultrasonic generator, a PC that generates a modulation signal into two channels: on the first channel, a sinusoidal one, on the second, a sinusoidal, square or triangular one with a phase offset of 0 or 90 degrees. Studies measuring the positions of the treated surfaces of thin-walled parts using the Renishaw OMP40 contact sensor have shown that their twisted effect decreases by 30...40%. There was no significant difference in the results of processing workpieces made of deformable aluminum alloys D16 and AK6.

Keywords:
aluminum alloys, technological residual stresses, phase composition, ultrasound, modulation, blank, non-rigid part, milling
Text
Text (PDF): Read Download

Введение

 

В металлообрабатывающем машиностроении все чаще сталкиваются с проблемами, возникающими в процессе изготовления увеличивающегося количества сложных и нежестких, тонкостенных деталей. Такие детали изготовляемые, в основном, из алюминиевых, титановых и жаропрочных сплавов, а также высоколегированных сталей, широко используются в летательных аппаратах, в авиационном моторостроении, наземном и водном транспорте. После механической обработки и снятия со станка или по истечению непродолжительного времени они чаще других подвержены опасности коробления из-за интенсивного перераспределения технологических остаточных напряжений (ТОН). Последнее объясняется тем, что детали, изготовляемые из легкоплавких и обладающих высокой теплопроводностью алюминиевых сплавов, в процессе высокоскоростной обработки в зоне формообразования имеют контактные температуры, приближающиеся к температуре плавления (450…550 ℃). Это приводит к интенсивным фазовым превращениям, являющимися основными причинами возникновения ТОН.

При изготовлении деталей из высоколегированных сталей, титановых и жаропрочных сплавов, имеющих более высокую температуру плавления, но обладающих недостаточной теплопроводностью, вся теплота, образующаяся в зоне контакта инструмента с заготовкой, из-за повышенной теплосиловой напряженности процесса резания, интенсивно прогревает поверхностные слои (ПС) тонкостенных нежестких деталей, приводя к тем же результатам, что и при обработке алюминиевых заготовок.

Уменьшение теплообразований в зоне резания осуществляется на практике, главным образом, за счет рационального использования смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ), потенциальные возможности которых всесторонне изучены, в основном, сотрудниками научных школ М.И. Клушина [1] и Л.В. Худобина [2]. После публикаций во второй половине ХХ в. монографий Бергмана Л. [3], Кумабе Д. [4], Маркова А.И. [5], Подураева В.Н. [6] и др., возник интерес к другому методу снижения теплосиловой напряженности – к введению в зону формообразования деталей при механической обработке энергии ультразвукового (УЗ) поля. Однако возможности реализации УЗ размерной механической обработки в действующем производстве ограничивались необходимостью создания специальных приспособлений для наложения ультразвуковых колебаний (УЗК) на заготовку (инструмент, СОЖ, детали станка и технологической оснастки и др.) [2 − 7]. В начале ХХI в. компанией DMG MORI была разработана и серийно выпущена серия станков ULTRASONIC, в конструкцию шпиндельного узла которых было встроено устройство возбуждения УЗ колебаний (УЗК) [8]. В этих станках синусоидальные УЗ-колебания накладываются на инструмент вдоль его продольной оси, что позволяет
до 30…40 % уменьшать силы резания, а следовательно, и контактные температуры в зоне резания. Такие станки находят широкое применение на аэрокосмических предприятиях промышленно развитых стран. Одновременно, серийно выпускаются и станки AXILE Machining, а также УЗ оправки (компании Altrasonic, CRENOIndustry, Pulchertool и др.), использование которых наблюдается на обрабатываемых центрах с ЧПУ [9].

Из основных эффектов использования энергии УЗ поля при механической обработке наиболее значимыми являются: эффект снижения трения и увеличение пластичности контртел как при параллельном, так и при нормальном направлении колебательных смещений относительно граничных поверхностей; возникновение в СОЖ массы пульсирующих пузырьков, заполненных паром, газом или их смесью (кавитация); УЗ релаксация ТОН в поверхностном слое (ПС) обработанных заготовок.

 

Методы исследований и материалы

 

Эффективность использования при механической обработке традиционных синусоидальных УЗ колебаний изучена достаточно глубоко [3 − 7]. Однако, характер распределения температурных полей в тонкостенных нежестких деталях существенным образом отличается от остальных. При их изготовлении, из-за относительно малых расстояний между границами стенок, заготовки достаточно быстро прогреваются до высоких температур, что неизбежно приводят к деформациям готовой детали, причинами которых могут быть ТОН. Поэтому было крайне необходимо найти новые методы, позволяющие повысить эффективность использования энергии УЗ поля при механической обработке на основе дополнительного изучения механизмов воздействия УЗК на процессы транспортирования СОЖ, фазовых изменений в ПС и формирования ТОН. Такие методы были найдены сотрудниками научной школы Ульяновского государственного технического университета после анализа и изучения перспективных путей интенсификации УЗ размерной обработки. Одним из них является модуляция УЗ сигнала. Модулированные колебания – это колебания с относительно медленным изменением амплитуды, частоты, формы или фазы таким образом, чтобы за период колебаний модулированный параметр изменялся со скоростью, существенно меньшей по сравнению с УЗК.

В настоящее время апробированы два основных направления использования модулированных УЗК для интенсификации процессов механической обработки:

1) возбуждение кавитации в среде СОЖ с целью вовлечения в её процессы разных по размерам паровоздушных пузырьков жидкости и пара;

2) воздействие на дислокации разных размеров ПС обрабатываемых заготовок для их движения в равновесное состояние.

На практике модуляцию можно реализовать, накладывая на УЗ волновод (насадок для подачи СОЖ, инструмент, заготовку или элемент приспособления) дополнительные модулированные по амплитуде, частоте, форме или фазе колебания. Как правило, модуляция УЗ сигнала осуществляется путем внесения соответствующих изменений в схему УЗ генератора, генерирующего основные синусоидальные сигналы постоянной амплитуды и частоты [10], или c использованием оригинальной установки генерации УЗ волн, включающей в себя УЗ генератор (например,
УЗГ 1002205), ПЭВМ, генерирующую сигнал модуляции на два канала, блок питания. В этом случае в качестве управляющего воздействия может быть выбрана программа Soundcard Scope, использование которой позволяет реализовать на практике достаточно широкий спектр генерации сигналов разных частот и их продолжительности, а также форм сигнала. Имеется возможность выбора интенсивности звучания, что облегчает осуществление настройки отдельно правого и левого канала, а также фазы правого канала.

Принципиальная схема и общий вид УЗ установки представлены в работе [11]. Её отличие от ранее разработанной для модуляции по амплитуде и частоте [10], заключается в модуляции УЗК по форме сигнала и фазе от двух источников колебаний, а также в том, что заготовка является звеном колебательной системы. Размеры волновода и отражателя рассчитаны так, чтобы на ней возникал максимум амплитуды стоячей волны. УЗ система крепится к столу металлорежущего станка через универсальный динамометр УДМ-100, что позволяет в процессе обработки осуществлять измерения составляющих силы резания Рх, Ру, Рz.

Возбуждение модулированных УЗК в среде СОЖ с целью вовлечения в процессы кавитации разных по размерам паровоздушных пузырьков жидкости и пара для интенсификации её транспортирования в зоны формообразования деталей при шлифовании и глубоком сверлении достаточно подробно описано в работах [2, 7, 10]. Поэтому в данной работе более детально сосредоточимся на взаимодействии модулированных УЗК с дислокациями разных размеров поверхностного слоя металла обрабатываемых заготовок. Очевидно, для того чтобы обеспечить движение дислокаций в широком диапазоне размеров, необходимо расширять как спектр частот, так и диапазон амплитуд применяемых УЗК. На практике это можно осуществить, накладывая на волновод модулированные по частоте, амплитуде, фазе колебания, по форме сигнала и др. [10].

При воздействии УЗК с частотой в килогерцевом диапазоне их поглощение дислокациями ПС обусловлено амплитудно-зависимым гистерезисом [12]. При этом с ростом амплитуды колебаний растет петля гистерезиса, декремент затухания экспоненциально увеличивается. При дальнейшем расширении петли, встретив препятствия, дислокации способны преодолевать их с помощью механизма двойного поперечного скольжения. Поскольку в результате акта двойного поперечного скольжения в соседней параллельной плоскости скольжения возникают новые дислокационные источники (источники Франка-Рида), это приводит к увеличению плотности дислокаций. Переход дислокаций в соседние плоскости скольжения и образование новых источников двойного поперечного скольжения осуществляется в том случае, если расстояние до
этих плоскостей больше критического расстояния hкр:

Исследованиями [12] установлено, что по сравнению с деформацией в обычных условиях (без УЗК) дислокации материала, находясь в УЗ поле с частотой порядка десятков килогерц в 3 − 4 раза, чаще испытывают механизм двойного поперечного скольжения. При этом с увеличением амплитуды УЗК растет площадь областей возможного старта дислокаций, что в свою очередь, увеличивает вероятность их выхода в поперечную плоскость скольжения с образованием источников Франка-Рида и их последующее размножение методом двойного поперечного скольжения [12]. Длина свободного пробега дислокаций может изменяться в различных пределах от
10–5 до 10–3 м и ограничена размерами зерна кристалла и продолжительностью воздействия источника переменного напряженного поля того или иного знака, то есть частотой УЗК. При небольших размерах зерна и достаточно невысокой частоты приложенных УЗК в течение первой полуволны дислокация успевает достичь границ зерен. В более крупном зерне дислокация не успевает достичь границ зерен, и в течение отрицательного периода полуволны будет тормозиться из-за трения, обусловленного наличием точечных дефектов кристаллической решетки. Возрастание атермической компоненты напряжений трения приводит к увеличению значения критического расстояния hкр.

Очевидно, что вероятность образования источника Франка-Рида в соседней плоскости уменьшается. Варьирование частотой и амплитудой УЗК в зависимости от микроструктуры обрабатываемого материала открывает возможность определенным образом воздействовать на процесс образования дислокаций и упрочнения в целом. При этом эффективность того или иного вида модуляции УЗ воздействия (по амплитуде или частоте) существенно зависит как от соотношения режимов обработки и параметров УЗК, так и от микроструктуры обрабатываемого материала.

При модуляции амплитуды синусоидальным сигналом уравнение, описывающее такое колебание, имеет вид:

 

Осциллограммы амплитудно- и
частотно- модулированного сигнала (рис. 1) представляет собой сумму трех гармонических колебаний с частотами w, (w + W) и (w - W). Колебание частотой w называется несущим, его амплитуда равна амплитуде A0 исходного колебания. Две другие частоты называются боковыми, амплитуда каждого из этих колебаний равна mаA0/2. Присутствие в спектре амплитудно-модулированного сигнала гармонических колебаний с частотой способствует вовлечению в процессы поглощения ультразвука более крупных дислокаций, чем в случае при использования немодулированного сигнала с фиксированной частотой w. При частотной модуляции модулирующий сигнал вызывает изменения мгновенных значений частоты, не влияя на амплитуду колебаний. При модуляции синусоидальным сигналом частота колебаний изменяется по закону:

Полоса частот частотно-модулированного колебания зависит от величины , которая называется индексом частотной модуляции. Полную ширину полосы частот, занимаемую частотно-модулированным колебанием с девиацией Dw и частотной модуляцией W, можно считать равной (Dw + W). Эта полоса шире, чем при амплитудной модуляции колебаний. Широкий спектр частот, занимаемый частотно-модулированным колебанием, очевидно, может способствовать и значительному расширению диапазона размеров объектов, способных к поглощению энергии ультразвука. Так, присутствие в этом спектре колебаний с минимальной частотой, как было показано выше, воздействует на объекты относительно большого размера. В то же время звуковое давление пропорционально колебательной скорости частиц, а та, в свою очередь – частоте колебаний и амплитуде колебательного смещения частиц. Поэтому наличие в спектре колебаний с максимальной частотой должно способствовать вовлечению в процессы поглощения ультразвука объектов относительно малого размера.

 

Результаты исследований

 

Эффективность методов обеспечения заданного уровня ТОН и фазового состава, в том числе − эффективность атермического снятия (релаксации) остаточных напряжений, оценивали в процессе УЗ обработки алюминиевых нежестких тонкостенных образцов из двух термоупрочняемых сплавов: ковочного сплава повышенной пластичности АК6 и жаропрочного сплава высокой прочности Д16. Оба сплава находят широкое применение при изготовлении деталей летательных аппаратов. Исследования осуществляли с использованием разработанной оригинальной установки генерации УЗ волн [11]. В процессе эксперимента с ЭВМ поступают сигналы частотой 22 кГц на оба канала. Данная установка позволяет осуществлять модуляцию УЗ сигнала второго канала. В серии экспериментов форма сигнала второго канала изменяли на синусоидальную, прямоугольную и треугольную с помощью ПЭВМ. Кроме того, в процессе исследований изменяли фазу колебаний сигнала второго канала с 0 на 90 º. По данным ранее проведенных исследований это может обеспечить более эффективную релаксацию ТОН в процессе обработки.
Примеры подаваемых сигналов приведены на рис. 2 – 4.

Анализ номенклатуры деталей, выпускаемых предприятиями аэрокосмической отрасли и приборостроения в нашей стране, позволил выявить ряд деталей и их элементов, процесс изготовления которых со снятием припуска вызывает наибольшие затруднения. Примерами таких деталей являются тонкостенные стенки приборных панелей, корпуса приборов, крышки, выполняющие роль радиатора. Обобщив нежесткие элементы в анализируемой выборке, осуществлено разделение их на две основные группы: стенки с соотношением толщины к высоте 1:10 и 1:20 (рис. 5). Длина таких элементов варьируется от 10 до 300 мм, но большая их часть имеет длину не более100 мм.

Исходные данные для назначения
режима выбирались из каталогов производителей инструмента, в данном случае
ГК ХАЛТЕК. Была выбрана фреза ХАЛТЕК MA2NNN100 070 000, двузубая, диаметром
Dt = 10 мм, с количеством зубьев 𝑧 = 2; с длиной фрезы l1 = 72 мм, с длиной режущей кромки l2 = 25 мм, материал фрезы VHM
(ультра мелкодисперсный твердый сплав без покрытия). Использовали СОЖ на водной основе (10%-ый раствор концентрата Cimcool). Эксперименты выполняли на обрабатывающем центре DMU 50 ecoline. После завершения цикла фрезерования стенки осуществлялось измерение положения обработанной поверхности при помощи контактного датчика с оптической передачей сигнала Renishaw OMP 40, оснащенного рубиновым стилусом диаметром 6 мм. ТОН первого рода в ПС обработанных деталей измеряли при помощи измерительно-вычислительного комплекса СИТОН-АРМ.

Фазовый состав материала в поверхностном слое обработанных образцов определяли рентгеновским методом на измерительном комплексе «Рикор-7». Полученные данные обрабатывали на ЭВМ с использованием программы MD-10. В результате обработки была получена экспозиция со значениями стандартного угла дифракции 20 по горизонтальной оси и интенсивности пиков I по вертикальной. В процессе измерений значения углов дифракции сравнивали с эталонными значениями с помощью программы Match!, имеющей достаточно обширную базу данных неорганических веществ. Изменения фазового состава ПС оценивали по соотношению фаз Cu2FeAl7 и CuMgAl2 . Соотношение фазы Cu2FeAl7  к CuMgAl2 определяли по формуле:

Изменение данного соотношения в процессе формообразования нежестких деталей свидетельствует о фазовых превращениях в ПС, возникающих под действием теплосиловой напряженности процесса обработки. Оценка соотношения этих фаз позволяет оценить, какие явления происходят в поверхностном слое обрабатываемых заготовок: упрочнение или разупрочнение.

Фрезерование заготовок осуществляли на максимально возможных режимах:

v = 300 м/мин; Sz = 0,12 мм/зуб.

Усредненные результаты исследований представлены в табл.1 и табл. 2.

Соотношение фаз в ПС при обработке заготовок из сплава АК6 с введением в зону обработки УЗ сигнала с синусоидальной формой сигнала второго канала мало меняется от наличия смещения на 90°  фазы колебаний. Поэтому малы и изменения ТОН (табл. 2) при обработке заготовок из сплава АК6 с введением в зону обработки энергии УЗ-поля с синусоидальной формой сигнала второго канала со смещением на 90 ° фазы колебаний. Введение в зону обработки энергии УЗ поля позволяет существенно уменьшить остаточные напряжения, возникающие в заготовке в процессе резания по сравнению с результатами обработки заготовок без УЗК. Эффективность релаксации ТОН от использования энергии модулированного УЗ поля с синусоидальной формой сигнала составляет порядка 20 % на глубине 40…200 мкм. При обработке заготовки без наложения УЗК средняя величина ТОН на глубине ПС в 80 мкм составляет 126 МПа, на 150 мкм − 178 МПа.
С использованием сигнала второго канала синусоидальный формы без смещения фазы колебаний − 99 МПа на глубине ПС в 80 мкм, на глубине 150 мкм − 151 МПа   (уменьшение ТОН на 23 %). Со смещением фазы колебаний
на 90 °  средняя величина ТОН на глубине
поверхностного слоя в 80 мкм составляет
97,5 МПа, на 150 мкм − 149 МПа. Это
несколько меньше, чем без смещения.

В результате наложения УЗ волн на зону формообразования детали меняется характер контактных взаимодействий на рабочих поверхностях режущего инструмента с заготовкой, приводящих к уменьшению деформаций при стружкообразовании, а также сил резания. Все это вызывает уменьшение сил трения, снижение контактной температуры в зоне резания и, соответственно, способствует уменьшению величины ТОН. Снижается сопротивление ПС металла пластической деформация, поэтому при малой статической силе удается осуществлять высокоэффективную обработку. Улучшаются условия проникновения СОЖ в зону резания, что также позволяет уменьшить температуру в зоне контакта. Кроме того, учитывая особенности обработки нежестких заготовок со съемом малых припусков, может возникать явление кратковременной релаксации ТОН в промежутках между холостыми ходами.

При замене материала заготовки с АК6 на сплав Д16 введение в зону обработки УЗ сигнала второго канала без смещения фаз наблюдается большее увеличение в ПС готовой детали фазы Cu2FeAl7 и уменьшение фазы CuMgAl2  (табл. 1). Данный результат может быть объяснен тем, что УЗ сигнал синусоидальной формы, вероятно, оказывает более существенное влияние на свободные атомы железа, давая им энергию для того, чтобы занять вакансии или же, чтобы преодолеть потенциальный барьер, создаваемый соседними атомами.

Cмещение фазы колебаний на 90 °  ведет к росту в ПС материала обрабатываемой детали фазы CuMgAl2 . Рост этой фазы, на наш взгляд, связан с тем, что УЗК, модулированные со смещением фазы на 90 º, оказывают в отличие от сплава АК6, большее воздействие на атомы магния, давая им необходимое количество энергии для занятия свободных вакансий. Разница результатов для разных сплавов может быть объяснена различиями в их химическом составе, наличием инородных примесей, микроструктурой обрабатываемых материалов, а также соотношениями амплитуд и частот колебаний в технологической системе при выбранных режимах обработки и УЗК.

Как видно из данных табл. 2 при замене материала на Д16 заметно большее уменьшение ТОН, чем у возникающих в процессе изготовления в аналогичных условиях деталей из сплава АК6. Эффективность релаксации ТОН от использования энергии УЗ поля с синусоидальной формой сигнала без смещения фазы колебаний составляет 21 % на глубине
40…200 мкм. При обработке заготовок из сплава Д16 без УЗК средняя величина ТОН на глубине ПС в 80 мкм составляет 120 МПа, на 150 мкм − 172 МПа. С использованием сигнала второго канала синусоидальной формы без смещения фазы колебаний на глубине 80 мкм средняя величина ТОН уменьшается до
97 МПа, на 150 мкм – до 147 МПа. Смещение фазы колебаний сигнала второго канал на 90 º приводит к уменьшению величины ТОН −
139 МПа.

Изменения соотношения фаз колебаний при обработке заготовок из сплава АК6 с введением в зону обработки энергии УЗ сигнала с квадратной формой сигнала второго канала приводит к некоторому увеличению в составе ПС материала готовой детали фазы CuMgAl2 , по сравнению с использованием сигнала синусоидальной формы. Как описывалось выше, это может быть результатом воздействия интенсивных микроударов режущего инструмента на ПС материала детали и более эффективным процессом релаксации в результате заполнения вакансий кристаллической решетки свободными атомами магния. При смещении фазы УЗ сигнала на 90 º в ПС материала заготовки заметен больший рост фазы Cu2FeAl7 . Смещение сигнала на 90 °  расширяет количество дислокаций, с которыми УЗ волна от первого канала входит в резонанс. В связи с этим процесс релаксации ТОН интенсифицируется за счет вовлечения большего количество дислокаций. А так как в процентном содержании в составе сплава Д16 железа больше магния, то атомы железа, войдя в резонанс с излучаемой волной и получив достаточное количество энергии, могут занять свободные вакансии, которые образовалась из-за пластической деформации в процессе обработки.

Изменения ТОН при обработке заготовок из сплава АК6 с введением в зону обработки модулированного УЗ поля с квадратной формой сигнала от второго канала представлены в табл. 2. Из анализа результатов следует, что введение в зону обработки энергии модулированного УЗ поля с квадратной формой второго сигнала позволяет существенно уменьшить остаточные напряжения, возникающие в заготовке в процессе резания. Эффективность релаксации ТОН от использования энергии УЗ поля с квадратной формой УЗ сигнала без смещения фазы составляет 26 % на глубине 40 − 200 мкм.

При обработке заготовки из сплава АК6 без наложения УЗ колебаний средняя величина ТОН на глубине ПС в 80 мкм составляет
126 МПа, на 150 мкм − 178 МПа; с использованием сигнала второго канала квадратной формы без смещения фазы колебаний на глубине 80 мкм средняя величина ТОН составляет 93 МПа, на 150 мкм − 144 МПа.

Из анализа результатов следует, что введение в зону обработки сигнала второго канала с квадратной формой (табл. 2) приводит к увеличению фазы CuMgAl2 , что сопровождается упрочнением ПС и повышением прочностных характеристик нежесткой детали в целом. Это, как уже отмечалось выше, может быть связано с изменением контактных взаимодействий при обработке и воздействием режущего инструмента на ПС. Как упоминалось ранее, можно предположить о возможном влиянии УЗК на атомы магния, энергии которых вполне достаточно для перемещения и занятия ими свободных вакансий в кристаллической решетке.

Анализ результатов показывает, что введение в зону обработки сплава Д16 энергии модулированного УЗ поля с квадратной формой второго сигнала позволяет уменьшить остаточные напряжения. При использовании сигнала второго канала квадратной формы без смещения фазы колебаний на глубине 80 мкм средняя величина ТОН составляет 93 МПа, на глубине 150 мкм − 144 МПа.

Введение в зону обработки сигнала второго канала треугольной формы без смещения фазы колебаний вызывает на глубине 80 мкм возникновение ТОН в 93 МПа, на глубине
150 мкм − 144 МПа.

Наличие модулированной энергии УЗ поля с сигналом от второго канала треугольной формой без смещения фаз УЗ колебаний приводит к увеличению в ПС детали из сплава АК6 фазы CuMgAl2  примерно в тех же пределах, что и при использовании УЗ сигнала синусоидальной формы. Однако, по сравнению с использование сигнала синусоидальной формы, заметен существенно меньший её рост. Такой результат может быть объяснен тем, что треугольная форма сигнала схожа с синусоидальной формой, но всё же имеет свои отличия, что вызывает лишь незначительное увеличение фазы CuMgAl2 . При этом лишь на 19 % уменьшаются ТОН (глубина 40…200 мкм), что является наименьшей величиной среди трех рассмотренных сигналов.

Изменения соотношения фаз УЗК при обработке заготовок из сплава Д16 с введением в зону обработки ультразвукового сигнала с треугольной формой сигнала второго канала приводит к незначительным изменениям фазового состава в ПС. Объем фазы Cu2FeAl7 увеличивается, а CuMgAl2  уменьшается. Смещение введения в зону обработки энергии модулированного УЗ поля приводит к некоторому уменьшению величину растягивающих ТОН на глубине ПС до 90 мкм.

Данные результаты мало отличаются от полученных при введении в зону обработки УЗК при обработке заготовок из сплава АК6.

 

Заключение

 

Анализ выполненных исследований позволяет сделать вывод, что наиболее эффективным является наложение модулированных УЗК, при котором сигнал первого источника имеет синусоидальную, а сигнал второго источника имеет квадратную форму и смещён по фазе на 90 º. Дальнейшие исследования с измерением положений обработанных поверхностей тонкостенных деталей контактным датчиком Renishaw OMP40 показали, что коробление уменьшилось на 30…40 %. Существенной разницы в результатах обработки заготовок из сплавов Д16 и АК6 не зафиксировано

 

References

1. Klushin M.I. Technological properties of new lubricating and cooling fluids (LCF) for machining operations / edited by M.I. Klushin. Moscow: Mashinostroenie, 1979. 192 p.

2. Khudobin L.V. Lubricating and cooling technological means and their use in cutting processing: Handbook / under the general editorship of L.V. Khudobin. Moscow: Mashinostroenie, 2006. 544 p.

3. Bergman L. Ultrasound and its application in science and technology. Moscow: Inostrannaya literatura, 1957. 728 p.

4. Kumabe, D. Vibration cutting / Translated from the Japanese by S.L. Maslennikov; edited by I.I. Portnov and V.V. Belov. Moscow: Mashinostroenie, 1985. 424 p.

5. Markov A.I. Ultrasonic processing of materials. Moscow: Mashinostroenie,1980. 237p.

6. Poduraev V.N. Cutting of hard-to-work materials. Moscow: Mashinostroenie, 1974. 252 p.

7. Technologist's Reference Book / / under the general editorship of A.G. Suslov. Moscow: Innovative Engineering, 2019. 800 p.

8. ULTRASONIC Series [Electronic resource] // URL: t-sistem.ru/netcat_filles/multifile/2295/pugru13_ultrasonic_pdf_data.pdf (accessed 02/27/2022)

9. Ultrasonic technology. [Electronic resource] // URL: http:// carbidetools/ru/ ultrasonic_techny_pdf_data.pdf (accessed 02/27/2022)

10. Kiselev E.S. Intensification of the processes of mechanical treatment using the ultrasonic field energy. Ulyanovsk: UlSTU, 2003. 186 p.

11. Kiselev E.S., Nazarov M.V. Features of the technology for manufacturing non-rigid body parts: monograph / under the general editorship of E.S. Kiselev. Moscow: RUSAINS, 2022. 218p.

12. Tyapunina N.A., Bushueva G.V., Silis M.I., Podsoblyaev D.S., et al. Tyapunina N.A. The cross slip of a dislocation in an ultrasound field and its dependence on the ultrasound amplitude and frequency, sample orientation, and dynamic viscosity. vol. 45. Issue 5. 2003. pp. 836−841.

Reviews
1. Improving the manufacturing efficiency of non-rigid parts by introducing the energy of modulated ultrasonic vibrations into the shaping zone Authors: Nosenko Vladimir

Login or Create
* Forgot password?