Створення промислового обладнання для високочастотної механічної проковки виробів вагонобудування та методів оцінки якості обробки

Прокопенко, ГІ
Мордюк, БМ
Красовський, ТА
Книш, ВВ
Соловей, СО
Nauka innov. 2019, 15(2):27-40
https://doi.org/10.15407/scin15.02.027
Рубрика: Науково-технічні інноваційні проекти Національної академії наук України
Мова: Українська
Анотація: 
Вступ. Технологія високочастотної механічної проковки (ВМП) зарекомендувала себе як надійний, ефективний і зручний метод для підвищення втомної міцності зварних конструкцій, що є одним з актуальних завдань машинобудівної галузі.
Проблематика. Досвід експлуатації обладнання та технології ВМП, показав, що існує чимало проблем, пов’язаних із визначенням якості й завершеності процесу обробки. В Інституті металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України було започатковано роботи зі створення ультразвукового обладнання для ВМП з електромеханічними перетворювачами на п’єзокераміці. Протягом тривалого часу це обладнання застосовувалося як для наукових досліджень, так і для обробки різних виробів і конструкцій. Проте серійного випуску устаткування та широкого впровадження технології ВМП у промисловість не відбулося.
Мета. Розробка нового ультразвукового надійного обладнання зі значним робочим ресурсом, придатного для використання в умовах виробництва, та створення інструментальних методів оцінки якості обробки методом ВМП зварних з’єднань певних деталей та виробів вагонобудівної галузі.
Матеріали й методи. Низьколеговані конструкційні сталі Ст3сп і 09Г2С; методи вимірювання твердості та мікротвердості; оптична мікроскопія.
Результати. Виготовлено макет ультразвукового обладнання, який пройшов різноспрямовані випробування на ПАТ «Крюківський вагонобудівний завод» (Кременчук, Україна). Виявлені в процесі випробувань недоліки було усунуто в новій моделі обладнання. Запропоновано методику визначення продуктивності та тривалості обробки зварних з’єднань методом вимірювання мікротвердості. Якість і завершеність обробки додатково визначається візуальним оглядом канавки, що утворюється під дією ударних елементів.
Висновки. Виготовлено нове ультразвукове обладнання та надано технологічні рекомендації з вибору режимів обробки візків залізничних вагонів та інших виробів ПАТ «Крюківський вагонобудівний завод».
Ключові слова: високочастотна механічна проковка, втома металу, зварне з’єднання, мікротвердість, ультразвукове обладнання, якість і тривалість обробки
Посилання: 
1. Лобанов Л.М., Кирьян В.И., Кныш В.В., Прокопенко Г.И. Повышение сопротивления усталости сварных соединений металлоконструкций высокочастотной механической проковкой. Автоматическая сварка. 2006. № 9. С. 3–11.
2. Кныш В.В., Соловей С.А., Богайчук И.Л. Оптимизация процесса упрочнения сварных соединений стали 09Г2С высокочастотной механической проковкой. Автоматическая сварка. 2011. № 5. С. 26–31.
3. Прокопенко Г.І., Книш В.В., Соловей С.О. Подовження залишкового ресурсу зварних з’єднань сталей Ст3сп і 09Г2С високочастотним механічним проковуванням. Вісник Тернопільського національного технічного університету. 2011. Спецвипуск, частина 2. С. 35–41.
4. Lefebvre F., Peyrac C., Elbel G., Revilla-Gomez C., Verdu C., Buffiere J. HFMI: understanding the mechanisms for fatigue life improvement and repair of welded structures. Welding in the Word. 2017. V. 61, no. 4. Р. 789–799. 
5. Прокопенко Г.И., Недосека А.Я., Грузд А.А., Красовский Т.А. Разработка и оптимизация оборудования и процесса ультразвуковой ударной обработки сварных соединений с целью снижения остаточных напряжений. Технич. диагн. и неразр. контр. 1995. № 3. С. 14–22.
6. Патент України № 108188. Прокопенко Г.І., Мордюк Б.М., Високолян М.В., Волочай В.В, Попова Т.В. Спосіб ультразвукової ударної обробки зварних з’єднань металоконструкцій.
7. Prokiĉ M. Piezoelectric Transducers – Modeling and Characterization. Switzerland: MPI, 2004. 266 p.
8. Киселев М.Г., Савицкий С.С. Исследование режимов работы технологической акустической системы с подвижным инструментом. Приборостроение. 1989. № 11. С. 41–46.
9. Дьяконов В.П., Пеньков А.А. Расчет регулировочной характеристики транзисторных преобразователей напряжения с резонансным контуром в системе MCAD. Электротехника. 1999. № 4. С. 54–59. 
10. Патент України № 94051. Прокопенко Г.І., Красовський Т.А., Черепін В.Т., Мордюк Б.М. Ультразвуковий ручний інструмент для деформаційного зміцнення і релаксаційної обробки металів.
11. Вагапов И.К., Ганиев М.М., Шинкарев А.С. Теоретическое и экспериментальное исследование динамики ультразвуковой виброударной системы с промежуточным бойком. Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2008. № 5. С. 3–24.
12. Дегтярев В.А. Оценка влияния режимов высокочастотной механической проковки сварных соединений на их сопротивление усталости. Проблемы прочности. 2011. № 2. С. 61–70.
13. Marquis G., Barsoum Z. Fatigue strength improvement of steel structures by high-frequency mechanical impact: proposed procedures and quality assurance guidelines. Welding in the World. 2013. V. 57. Р. 803–822.
14. Roy S., Fisher J.W. Enhancing fatigue strength by ultrasonic impact treatment. Int. J. Steel Struct. 2005. V. 5. Р. 241–252.
15. Lopez Martinez L., Haagensen P.J. Life extension of Class F and Class F2 details using ultrasonic peening. IIW Document XIII-2143-06.