Введение
1 Состояние проблемы и задачи исследования 14
1.1 Формирование и распределение остаточных напряжений в восстановленных деталях 15
1.2 Влияние остаточных напряжений на надежность восстановленных деталей 21
1.3 Проблема диагностирования остаточных напряжений в восстановленных деталях 24
1.4 Методы определения остаточных напряжений 26
1.4.1 Механические методы измерения остаточных напряжений 31
1.4.2 Физические методы измерения остаточных напряжений 39
1.4.3 Способы регистрации данных при измерении остаточных напряжений 40
1.4.4 Современный уровень решения проблемы диагностирования остаточных напряжений 45
1.5 Проблемная ситуация, цель и задачи исследования 50
2 Аналитическое описание взаимосвязи остаточных напряжений с параметрами деформированного состояния поверхности детали вокруг отпечатка индентора 54
2.1 Постановка задачи и выбор метода исследования 54
2.2 Напряженно-деформированное состояние упругопластического контртела при вдавливании шарового индентора 59
2.2.1 Общие представления 59
2.2.2 Влияние остаточных напряжений на появление пластических деформаций 64
2.3 Анализ деформированного состояния контртела методом конечных элементов 67
2.3.1 Исходные данные 67
2.3.2 Конечно-элементная модель 71
2.3.3 Программа исследования, методика получения и обработки данных 74
2.4 Перемещения поверхности в наплыве вокруг отпечатка при диагно
стировании остаточных напряжений в однородной детали 77
2.4.1 Формирование наплыва вокруг отпечатка 77
2.4.2 Влияние усилия вдавливания индентора на геометрические характеристики наплыва 80
2.4.3 Влияние механических свойств материала детали на диаметр отпечатка 82
2.4.4 Влияние механических свойств материала детали на распределение нормальных перемещений в наплыве 85
2.4.5 Влияние диаметра индентора на геометрические характеристики наплыва 90
2.4.6 Влияние остаточных напряжений на распределение нормальных перемещений в наплыве 92
2.5 Перемещения поверхности в наплыве вокруг отпечатка при диагно стировании остаточных напряжений в детали с покрытием 95
2.5.1 Влияние толщины покрытия на распределение перемещений в наплыве 97
2.5.2 Влияние диаметра отпечатка на распределение перемещений в наплыве 109
2.5.3 Влияние остаточных напряжений на распределение переме щений в наплыве 112
2.6 Выводы 114
3 Применение когерентно-оптических методов регистрации при диагностировании остаточных напряжений в восстановленных деталях 117
3.1 Постановка задачи и выбор метода измерения 117
3.2 Применение голографической интерферометрии при диагностировании остаточных напряжений 119
3.2.1 Измерение нормальных перемещений методом голографической интерферометрии 120
3.2.2 Использование оптической фазовой компенсации при диагностировании остаточных напряжений 128
3.2.3 Общая характеристика голографической интерферометрии как метода регистрации при диагностировании остаточных напряжений 133
3.3 Применение электронной спекл-интерферометрии при диагности ровании остаточных напряжений 134
3.3.1 Принципиальные основы электронной спекл-нтерферо-метрии 134
3.3.2 Основы процесса записи цифровых интерферограмм 143
3.3.3 Основы процесса восстановления цифровых интерферограмм 145
3.3.4 Снижение шумов и основы фильтрации цифровых изображений 147
3.3.5 Общая характеристика электронной спекл-интерферометрии как метода регистрации при диагностировании остаточных напряжений 149
3.3.6 Методика регистрации распределения нормальных перемещений с использованием электронной спекл-интерферометрии 150
3.5 Выводы 152
4 Экспериментальное подтверждение адекватности математической модели взаимосвязи остаточных напряжений с параметрами деформированного состояния поверхности детали вокруг отпечатка индентора 154
4.1 Цель, задачи и программа исследований 154
4.2 Методика исследования, приборы и оборудование 156
4.3 Перемещения в наплыве вокруг отпечатка на поверхности однородной ненапряженной детали 159
4.3.1 Распределение нормальных перемещений в наплыве 159
4.3.2 Влияние усилия вдавливания индентора на диаметр отпечатка 160
4.3.3 Влияние предела текучести материала детали на диаметр отпечатка 162
4.3.4 Влияние усилия вдавливания индентора на максимальные перемещения в наплыве 166
4.3.5 Влияние механических свойств материала детали на максимальные перемещения в наплыве 169
4.3.6 Влияние диаметра индентора на максимальные перемещения в наплыве 173
4.4 Особенности распределения нормальных перемещений при вдавливании индентора в поверхность детали с покрытием 176
4.5 Влияние остаточных напряжений на перемещения в наплыве 181
4.6 Выводы 192
Метод и технические средства диагностирования остаточных напряжений в восстановленных деталях 195
5.1 Метод диагностирования остаточных напряжений в восстановлен ных деталях 195
5.1.1 Определение базовых перемещений 197
5.1.2 Частные случаи применения алгоритма определения базовых перемещений 206
5.1.3 Технология диагностирования остаточных напряжений в восстановленных деталях ; 208
5.1.4 Анализ чувствительности метода 216
5.1.5 Анализ погрешности метода 218
5.1.6 Оценка степени усреднения экспериментальных данных 223
5.1.7 Апробация метода на тестовых задачах 225
5.1.8 Пример определения остаточных напряжений в восстановленной детали 230
5.1.9 Испытания метода при сравнительных измерениях остаточных напряжений в сварных соединениях 233
5.1.10 Общая характеристика метода 234
5.2 Технические средства диагностирования остаточных напряжений
в восстановленных деталях на основе голографической интерферо
метрии 236
5.2.1 Технические требования к измерительному оборудованию 236
5.2.2 Прибор для измерения остаточных напряжений с использованием голографической интерферометрии 237
5.2.3 Работа измерительного прибора : 240
5.2.4 Апробация опытной конструкции измерительного прибора...240
5.2.5 Экспериментальная оптико-электронная установка для диагностирования остаточных напряжений 242
5.3 Выводы 248
6 Практические результаты и внедрение 250
6.1 Восстановление деталей электродуговой наплавкой 250
6.1.1 Остаточные напряжения в деталях, восстановленных электродуговой наплавкой в среде защитного газа 250
6.1.2 Влияние на остаточные напряжения ультразвуковой обработки наплавленной поверхности 252
6.1.3 Влияние на остаточные напряжения поверхностного пластического деформирования наплавленной поверхности 253
6.1.4 Анализ результатов 254
6.1.5 Восстановление рабочей поверхности плунжера гидропресса 257
6.2 Восстановление деталей электроконтактной приваркой присадочных материалов 261
6.2.1 Остаточные напряжения в деталях, восстановленных ЭКП металлической ленты 264
6.2.2 Влияние на остаточные напряжения поверхностного пластического деформирования приваренного покрытия 268
6.2.3 Остаточные напряжения в деталях, восстановленных ЭКП порошковых материалов 270
6.2.4 Остаточные напряжения в деталях, восстановленных ЭКП наплавочной проволоки 271
6.2.5 Анализ результатов 272
6.2.6 Восстановление шейки коленчатого вала двигателя ЗМЗ-53 .278
6.3 Восстановление деталей электроискровым наращиванием 279
6.4 Обоснование нормативных значений остаточных напряжений для обеспечения надежности деталей, восстановленных нанесением металлических покрытий 282
6.5 Контроль качества покрытий на основе использования упругоплас-тического вдавливания индентора 285
6.6 Технико-экономическая эффективность совершенствования технологии восстановления деталей на основе диагностирования остаточных напряжений 289
6.7 Выводы 293
Заключение и основные выводы 296
Список использованных источников
