Учредители
• Институт машиноведения им. А.А. Благонравова
Российской академии наук
• Московский государственный индустриальный университет
Издатель
Московский государственный индустриальный университет
Журнал зарегистрирован 30 декабря 2004 г. Федеральной службой
по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых
коммуникаций и охране культурного наследия.
Свидетельство о регистрации ПИ ¹ ФС 77-19294.
РЕДКОЛЛЕГИЯ ЖУРНАЛА
ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
Ганиев Р.Ф., академик РАН, директор Института машиноведения
им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН)
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР
Скопинский Â.Í., ä.ò.í., ïðîô. (ÔÃÁÎÓ ВПО ÌÃÈÓ)
ЗАМЕСТИТЕЛИ ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА
Пановко Ã.ß., ä.ò.í., ïðîô. (ÈÌÀØ ÐÀÍ)
Овчинников Â.Â., ä.ò.í., ïðîô. (ÔÃÓÏ РСК ÌÈÃ)
ЧЛЕНЫ РЕДКОЛЛЕГИИ
Алешин Í.Ï., академик ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Асташев Â.Ê., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Беляков Ã.Ï., ä.ý.í., ïðîô. (Êðàñíîÿðñê)
Бобровницкий Þ.È., ä.ô.-ì.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Вайсберг Ë.À., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ñàíêò-Ïåòåðáóðã)
Горкунов Ý.Ñ., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Åêàòåðèíáóðã)
Григорян Â.À., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Дроздов Þ.Í., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Индейцев Ä.À., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ô.-ì.í., ïðîô. (Ñàíêò-Ïåòåðáóðã)
Колесников À.Ã., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Кошелев Î.Ñ., ä.ò.í., ïðîô. (Í. Íîâãîðîä)
Лунев À.Í., ä.ò.í., ïðîô. (Êàçàíü)
Махутов Í.À., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Перминов Ì.Ä., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Петров À.Ï., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Полилов À.Í., ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Поникаров Ñ.È., ä.ò.í., ïðîô. (Êàçàíü)
Приходько Â.Ì., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Резчиков À.Ô., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ñàðàòîâ)
Рототаев Ä.À., ä.ò.í., ïðîô., àêàä. РА РАН (Ìîñêâà)
Федоров Ì.Ï., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ñàíêò-Ïåòåðáóðã)
Чаплыгин Þ.À., ÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ä.ò.í., ïðîô. (Ìîñêâà)
Шляпин À.Ä., ä.ò.í, ïðîô. (Ìîñêâà)
Штриков Á.Ë., ä.ò.í., ïðîô. (Ñàìàðà)
МАШИНОСТРОЕНИЕ
И ИНЖЕНЕРНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
¹ 1 (38) 2014
Выходит 4 раза в год
В номере
ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Å.Å. Êíóòîâà, Å.Í. Öûïêèí,
Ý.Ì. Áåðëèíåð, À.Á. Климов
Исследование влияния притира
на выходные параметры качества пластин
из технической керамики на операции алмазной доводки ...........2
КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Е.В. Лукьяненко, В.В. Овчинников,
В.В. Истомин-Кастровский,
Þ.Ì. Áîðîâèí, Ò.Þ. Скакова
Влияние многоэлементной ионной имплантации
на структуру поверхностного слоя
и износостойкость деталей из стали 30ÕÃÑÍ2À ..........................8
С.Г. Пономарев, В.В. Рыбальченко
Сценарии развития электроимпульсного
сплавления в системе медь–свинец ....................................... 16
А.А. Потапова, В.В. Столяров
Влияние интенсивной деформации прокаткой
с током на характеристики памяти формы
и сверхупругое состояние в сплавах на основе TiNi .................. 21
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ
И КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
À.Â. Ãîðîøêî, Â.Ï. Ройзман
Исследование динамики и снижение виброактивности
турбонасоса агрегата путем решения обратных задач .............. 29
À.Ì. Ëèïàíîâ, Ñ.Ñ. Макаров
Численное решение задачи охлаждения
потоком воды и воздуха высокотемпературного
сплошного металлического цилиндра ...................................... 36
Н.С. Пахалина, Ю.Г. Матвиенко
Расчет траектории трещины, возникающей
в известняковой породе вариационным методом ..................... 42
К.А. Тихомирова, Н.А. Труфанов
Искривленные формы равновесия
центрально сжатого полимерного стержня
в условиях терморелаксационного перехода ............................ 47
Информация для авторов ....................................................... 54
ВНИМАНИЮ ПОДПИСЧИКОВ!
Подписка на журнал
«Машиностроение и инженерное образование»
проводится в Издательстве МГИУ
Òåë.: (495) 276-33-67. Å-mail: mio@msiu.ru
Подписной индекс Роспечати 36942
© ФГБОУ ВПО ÌÃÈÓ, 2014
Машиностроение и инженерное образование, 2013, ¹ 3
Уважаемые читатели!
Журнал «Машиностроение и инженерное
образование» входит в Перечень ведущих
рецензируемых научных журналов и изданий,
в которых публикуются основные
научные результаты диссертаций на
соискание ученых степеней доктора или
кандидата наук.
1
ISSN 1815-1051
Стр.1
ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Å.Å. Êíóòîâà, Å.Í. Öûïêèí, Ý.Ì. Áåðëèíåð, À.Á. Климов
УДК 621.923
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПРИТИРА НА ВЫХОДНЫЕ
ПАРАМЕТРЫ КАЧЕСТВА ПЛАСТИН ИЗ ТЕХНИЧЕСКОЙ
КЕРАМИКИ НА ОПЕРАЦИИ АЛМАЗНОЙ ДОВОДКИ
Å.Å. Êíóòîâà, Å.Í. Öûïêèí, Ý.Ì. Áåðëèíåð, À.Á. Климов
Рассмотрена типовая схема финишной обработки пластин из технической керамики
ВК-100. Предложено решение проблемы низкой производительности операции
алмазной доводки путем модернизации притира. Установлено положительное
влияние сконструированного притира на выходные показатели качества
обрабатываемой поверхности. Разработана нейросетевая модель оптимизации
динамически изменяющихся параметров процесса доводки керамических пластин.
Ключевые слова: техническая керамика, доводка алмазная, притир, качество
поверхности, нейросетевая модель.
Введение
Керамические материалы относятся к категории
хрупких неметаллических материалов
(ХНМ). Эти материалы, обладая комплексом
требуемых свойств, все более интенсивно заменяют
металлы во многих отраслях народного
хозяйства. Они применяются в качестве
конструкционных материалов для деталей
автомобильных двигателей, подшипников, режущего
инструмента, а также в микроэлектронике.
Структура
керамических материалов состоит
из двух различных фаз: твердых и хрупких
зерен корунда и относительно мягких зерен
стекловидной фазы, из которых первая имеет
преобладающее значение (90–99,5%). Микроструктура
корундового микролита крайне неоднородна,
с плотной упаковкой кристаллов
малыми размерами межкристаллического
слоя и самих кристаллов с округленной и продолговатой
формой. Основная особенность
структуры керамических материалов состоит
в том, что атомы в них объединяются частично
ионными, а частично ковалентными связями,
что объясняет значительную их прочность.
2
Машиностроение и инженерное образование, 2014, ¹ 1
© Å.Å. Êíóòîâà, Å.Í. Öûïêèí,
Ý.Ì. Áåðëèíåð, À.Á. Êëèìîâ, 2014
занимает
O3
Особое место в керамических материалах
техническая керамика на основе
оксида алюминия ÂÊ-100, содержащая 99,8%
Al2
, применяемая в качестве подложек гибридных
интегральных схем (ГИС). Функциональное
назначение пластин из данной
керамики предъявляет особые требования к
размерным параметрам (рис. 1) и физико-мехаРис.
1. Размерные параметры подложки
из керамики ÂÊ-100
Стр.2
ТЕХНОЛОГИИ МАШИНОСТРОЕНИЯ
Исследование влияния притира на выходные параметры качества пластин
из технической керамики на операции алмазной доводки
ническим свойствам – физическому состоянию
поверхностных слоев, глубине приповерхностных
трещин, уровню макро- и микронапряжений
и др. [1]. Специфические физико-механические
свойства позволяют отнести керамику
ВК-100 к группе наиболее труднообрабатываемых
материалов.
Постановка проблемы
и задач исследования
Технические параметры изделий из керамики
определяются технологией изготовления.
Особое внимание уделяется операциям доводки,
так как именно на этих операциях достигаются
качественные показатели подложек, регламентируемые
техническими требованиями.
Типовая технологическая схема механической
обработки подложек на базовом предприятии
представлена на рис. 2.
Себестоимость финишных технологических
операций абразивной обработки в машиностроении
до сих пор остается достаточно высокой.
Это связано с относительно высокой
трудоемкостью выполнения доводочных операций.
Время
доводки для достижения необходимой
величины съема (≈ 20–30 ìêì) и указанной
шероховатости составляет 21–23 минуты.
Для
5/3 ПОМ на чугунном притире достигается
11–12 класс чистоты (Rz
достижения
(Rz
13
класса шероховатости
0,1–0,05 ìêì) по техническим условиям
На первой операции доводки алмазной пастой
= 0,25–0,125 ìêì).
используется вторая операция доводки на текстолитовом
притире в течение 10−15 ìèíóò.
Таким образом, общая трудоемкость
доводочных
операций составляет около 35 минут.
Наряду с требованиями по шероховатости и
отклонению от плоскостности к изделиям подобного
рода предъявляют специфические требования,
которые выражаются числом и размером
царапин.
Физико-механические процессы, происходящие
при доводке деталей свободным абразивом,
до сих пор являются предметом изучения.
Процесс доводки свободным абразивом сопровождается
множеством управляемых, неуправляемых
и случайных факторов, физический
механизм комплексного воздействия которых
полностью не может быть описан. В работе [2]
установлено, что кинематические параметры
процесса доводки на чугунном притире существенно
не влияют на изменение шероховатости
поверхности керамической подложки, что
согласуется с результатами предварительно
проведенных экспериментов.
В связи с этим в данной работе предложено
в качестве фактора, влияющего на выходные
характеристики
процесса доводки,
рассмотреть
конструкцию притира. Модернизация
конструкции притира заключалась в применении
вставок в виде концентрических окружностей
(рис. 3) из композиционного материала.
Композит заливался в предварительно подготовленные
канавки чугунного притира. После
полного затвердевания композита притир подРис.
2. Технологическая схема обработки подложек
Рис. 3. Схема модернизированного притира. Вид в плане (а) и осевой разрез (б)
а
б
3
Машиностроение и инженерное образование, 2014, ¹ 1
Стр.3