Предложен способ поверхностного упрочнения металлических материалов ультразвуковой ударной обработкой (УЗУО). На примере титанового сплава ВТ3-1 показано, что УЗУО в оптимальном режиме приводит к формированию поверхностных слоев с повышенной дефектностью и наноразмерными элементами структуры. С помощью метода рентгеновской дифрактометрии получены косвенные данные о формировании в сплаве ВТ3-1 поверхностного слоя толщиной до 2 мкм, характеризующегося средними размерами областей когерентного рассеяния порядка 80 - 300 нм и высоким уровнем сжимающих остаточных напряжений до 1 200 МПа. Повышенная дефектность наблюдается согласно результатам электронной микроскопии тонких фольг приповерхностных слоев и на глубине около 30 мкм от поверхности. Обсужден возможный механизм измельчения зерен до наноразмеров.

Рассмотрены напряжения, возникающие в тонком поверхностном слое деформируемого твердого тела при ультразвуковом упрочнении материала. Показано, что скорость ударяющих частиц в ультразвуковом поле пропорциональна мощности ультразвуковой установки и обратно пропорциональна плотности материала и геометрии (радиуса) ударяющих частиц. Получен закон распределения напряжений в тонком поверхностном слое материала.

Запропоновано методику для проведення розрахунків температурно-часового режиму термодеформаційного циклу пластичного деформування ультразвуковим наконечником в сполученні з високошвидкісним охолодженням після нагрівання лазерним променем за використання комбінованої лазерно-ультразвукової оздоблювально-зміцнювальної обробки. Наведено залежності для визначення поверхневої температури та необхідного часу дії енергій лазерного променя та ультразвукового наконечника за заданої глибини зміцнення для одержання оптимальних параметрів, які забезпечать підвищену твердість (міцність), мікрометричні та зносостійкі характеристики поверхневого шару для стальних виробів і тугоплавких металів та їх сплавів.

Індекс рубрикатора НБУВ: К650.06

Рубрики:

Ультразвукове зміцнювання металів

Шифр НБУВ: Ж14161 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Запропоновано спосіб комбінованої лазерно-ультразвукової зміцнювально-оздоблювальної обробки металів і методики з підтриманням постійної температури в зоні дії лазерного променя, що дозволило одержати рівномірну глибину зміцнення та уникнути небажаного перегріву й оплавлення складних за конструкцією та крайових зон оброблюваної поверхні, зменшуючи витрачену потужність джерела живлення за рахунок використання автоматизованої системи контролю температури в опроміненій зоні й ультразвукового деформаційного зміцнення багатобойковими наконечниками. Це підвищило якість поверхневого шару та продуктивність процесу термодеформаційного зміцнення й оздоблювання великогабаритних деталей. Встановлено вплив режимів комбінованої лазерної та наступної ультразвукової зміцнювально-оздоблювальної обробки на основні закономірності зміни мікрорельєфу, структури, твердості, величини та характеру розподілу залишкових напружень і зносо- та корозійної стійкості сталевих деталей. На основі результатів моделювання та експериментальних досліджень розроблено алгоритм визначення вхідних технологічних режимів комбінованої лазерно-ультразвукової обробки сталевих деталей за роздільною схемою.