пїњ

Ё —ѕ≈–»ћ≈Ќ“јЋ№Ќќ≈ ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈  ќЁ‘‘»÷»≈Ќ“ќ¬ ¬я« ќ—“», ”ѕ–”√ќ—“» » ѕЋј—“»„Ќќ—“» –јЅќ„≈… —–≈ƒџ ѕ–» јЅ–ј«»¬Ќќ-Ё —“–”«»ќЌЌќ… ќЅ–јЅќ“ ≈

7. Chen, Y. F. Surface effects on angular distributions in X-ray-photoelectron spectroscopy / Y. F. Chen // Surf. Sci. 2002. Vol. 519. P. 115-124.
8. Ritchie, R. H. Electron excitation and optical potential in electron microscopy / R. H. Ritchie, A. Howie // Philos. Mag. 1977. Vol. 36, є> 2. P. 463-481.
9. Tougaard, S. Inelastic-electron-scattering cross sections for Si, Cu, Ag, Au, Ti, Fe, and Pd / S. Tougaard, J. Kraaer // Phys. Rev. B. 1991. Vol. 43, є> 2. P. 1651-1661.
10. Yubero, F. Dielectric loss function of Si and SiO2 from quantitative analysis of REELS spectra / F. Yubero [et al.] // Surf. Interface Anal. 1993. Vol. 20. P. 719-726.
11.  ущенков, —. ј.  омпьютерное моделирование спектров потерь отраженных неупруго рассе€нных электронов / —. ј.  ущенков, √. ј. јлександрова, ј. —. ѕаршин // —б. тр. ’ регион. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов (2б-29 апр. 200б, г. ¬ладивосток) ; »јѕ” ƒ¬ќ –јЌ. ¬ладивосток, 200б. —. б5-б8.
12. Tougaard, S. Differential inelastic electron scattering cross sections from experimental reflection electron-energy-loss spectra: Application to background removal in electron spectroscopy / S. Tougaard, I. Chorkendorff // Phys. Rev. B. 19S7. Vol. 35, є> 13. P. б570-б577.
S. A. Kuschenkov, A. S. Parshin, G. A. Alexandrova, S. A. Hodenkov
COMPUTER MODELING OF INELASTIC-SCATTERING CROSS SECTIONS OF ELECTRONS IN THREE LAYERED STRUCTURES TYPES: ЂFILM-INTERFACE-SUBTRACTї
In this work we have briefly presented a possible computer program for modeling inelastic-scattering cross sections of electrons in three layered structures types: film/ interface/ subtract. The influence of film and subtract elements distribution on the interface and type offilm growth on energy losses for the structure ЂFe/Fe-Si/Siї is studied.
Keywords: inelastic-scattering cross section of electrons, layered structures.
©  ущенков —. ј., ѕаршин ј. —., јлександрова √. ј., ’оденков —. ј., 2009
”ƒ 621.924
ѕ. ј. —нетков, ¬. ј. Ћевко, ≈. Ѕ. ѕшенко, ћ. ј. Ћубнин
Ё —ѕ≈–»ћ≈Ќ“јЋ№Ќќ≈ ќѕ–≈ƒ≈Ћ≈Ќ»≈  ќЁ‘‘»÷»≈Ќ“ќ¬ ¬я« ќ—“», ”ѕ–”√ќ—“» » ѕЋј—“»„Ќќ—“» –јЅќ„≈… —–≈ƒџ ѕ–» јЅ–ј«»¬Ќќ-Ё —“–”«»ќЌЌќ… ќЅ–јЅќ“ ≈*
”становлены численные значени€ коэффициентов в€зкости, упругости и пластичности рабочей среды. ¬ы€влены экспериментальные зависимости в€зкости и упругости среды от степени ее наполнени€ и зернистости абразивных зерен.
 лючевые слова: абразивно-экструзионна€ обработка, реологические характеристики, в€зкоупруга€ среда, способность к пластическим деформаци€м, абразивные частицы, скорость сдвига.
ќдним из новых видов обработки €вл€етс€ абразивно-экструзионна€ обработка (јЁќ), заключающа€с€ в сн€тии сло€ материала с поверхности обрабатываемого канала при перепрессовывании под давлением через него рабочей среды, состо€щей из в€зкоупругого основани€, наполненного твердыми рабочими элементами (чаще всего - абразивные или алмазные зерна).
ѕроцесс јЁќ €вл€етс€ сложным. ѕри его реализации возникает целый р€д физических €влений, вли€ющих на качество и производительность обработки. ƒл€ внедрени€ абразивно-экструзионной обработки в производство конкретных деталей необходимо провести достаточ-
но большой объем экспериментальных исследований, св€занных с определением оптимального состава рабочей среды и режимов ее перепрессовывани€, обусловленными физико-механическими и геометрическими характеристиками обрабатываемых каналов. “акие исследовани€ требует значительных затрат, составл€ющих до 60 % от общих затрат на внедрение этой технологии в производство.
ќсновными параметрами технологического процесса абразивно-экструзионной обработки €вл€ютс€ объем рабочей среды, давление гидравлической системы установки в продавливающем и принимающем рабочем ци-
*–абота выполнена в рамках ‘÷ѕ ЂЌаучные и научно-педагогические кадры инновационной –оссииї на 2009-2013 гг. є 1121.
линдре установки дл€ јЁќ, величина (дисперсность) и процентное содержание (концентраци€) абразивного зерна в рабочей среде, его физико-механические характеристики, а также количество циклов обработки. Ѕольшое вли€ние на качество и производительность процесса оказывают геометрические характеристики обрабатываемого канала - его радиус и длина, площадь и периметр поперечного сечени€, а также исходные физико-химические свойства поверхностного сло€.
–ежуща€ способность рабочей среды как абразивного инструмента зависит от условий течени€ в обрабатываемом канале и ее в€зкоупругих и пластичных свойств. ¬€зкие и пластичные свойства определ€ют ее текучесть, упругие свойства - жесткость. ƒл€ проведени€ теоретических расчетов характеристик потока рабочей среды при јЁќ необходимо экспериментально установить зависимости эффективной в€зкости "л, коэффициента ѕуассона и модул€ ёнга рабочей среды от степени ее наполнени€ и дисперсности абразивного зерна.
’арактеристики рабочей среды завис€т от степени наполнени€ полимерной основы (концентрации  а абразивных зерен в среде), их величины (зернистости ¬а), а также давлени€ в подающем цилиндре – .
ѕри изменении  а и ¬а, измен€етс€ не только плотность с среды и ее в€зкость, но и ее реологические характеристики - коэффициенты касательных и нормальных напр€жений, скорость потока и скорость сдвига, а также все кривые зависимостей течени€ сдвига от напр€жени€ сдвига.
ѕоскольку характер в€зкого течени€ среды при абразивно-экструзионной обработке в круглом канале большой длины подобен течению жидкости в капилл€рном вискозиметре, дл€ исследовани€ ее в€зких свойств разработан аналогичный метод, основанный на экспериментальном установлении величин максимальной скорости потока юшах и перепада давлений ј– на участке цилиндрического канала длиной № и диаметром Є. ѕри подстановке полученных экспериментальных значений ю и
^ ј шах
ј– в преобразованную формулу ѕуайзел€ при известных № и Є, определена величина эффективной в€зкости л
ј–  2
ƒл€ регистрации параметров применена измерительна€ система разработанного комплекса дл€ исследований. Ёксперименты проведены на экспериментальной установке ”ЁЎ-25 с применением специального приспособлени€ (рис. 1).
ѕриспособление состоит из стального корпуса 1, под -вергнутого термообработке, с круглым каналом 2 диаметром 25 мм, совпадающим с диаметром рабочих цилиндров 3 и 4 установки - ”ЁЎ-25, с датчиками давлени€ 5 и 6, а также температурным датчиком 7.
Ќа осциллограмме (рис. 2) регистрируетс€ изменение давлени€ в текущий момент времени в сечени€х датчика 5 (–1) и 6 (–2).
¬рем€ определено на осциллограмме по задаваемому шагу отсечки /ц = 0,2 с. Ќа линии –1 вы€вл€ют точку начала отклонени€ от нулевого уровн€ показаний 1. јналогично наход€т начало по€влени€ давлени€ среды в точ-
ке 2 дл€ линии – „ерез найденные точки 1 и 2 провод€тс€ вертикальные линии к лини€м –1 и –2 соответственно. –ассто€ние /ц между нормал€ми соответствует минимальному времени течени€ среды от сечени€ датчика 5 к сечению датчика 6. ѕо известному рассто€нию между сечени€ми (№ = 0,07 м) и / рассчитывают максимальную скорость потока щтах на этом участке. ƒалее наход€т точку 3, котора€ €вл€етс€ пересечением нормали через точку 2, лежащей на линии –2, и точку 4 линии –1.
~
б
–ис. 1. ”стройство дл€ исследовани€ в€зких и пластичных свойств: а - схема; б - корпус устройства с двум€ переходниками
Д≤
0.2 с шаг
отс ечки
–ис. 2. —хема регистрации данных на осциллограмме
“очные значени€ физических величин и ƒ– рассчитаны с учетом тарировки датчиков и величины шага от-
сечки і –азность давлений между двум€ сечени€ми ј– = – - –2 равна рассто€нию между точками 3 и 4 на осциллограмме, умноженному на масштаб тарировки. ƒл€ каждого услови€ эксперимента проведено по шесть опытов с рандомизацией по времени и контролем температуры среды.
»сследование зависимости коэффициента ^ от ¬а и – проведены по плану  оно (т = 2, п = 3). ƒл€ математической обработки произведено кодирование переменных X = ¬а; ’2 = –вх; ” = ^. ¬арьируемыми факторами были зернистость ¬а и величина давлени€ –вх.  аждый опыт повтор€лс€ шесть раз с рандомизацией во времени. ”с -лови€ опытов по дев€ти режимам и результаты экспериментов приведены в табл. 1.
¬ результате исследований установлено, что чем выше степень наполнени€ полимерной основы рабочей среды абразивом, тем выше ее эффективна€ в€зкость. ѕри равном весовом наполнении  а абразивами различной зернистости ¬а больший коэффициент ^ наблюдаетс€ при наполнении абразивами меньшей величины.
”величение –вх при экструзии среды улучшает услови€ обработки за счет возрастани€ напр€жени€ сдвига и скорости потока среды и градиента скорости.
ћодуль ёнга и коэффициент ѕуассона характеризуют упругие свойства рабочей среды. ”пругие характеристики среды завис€т от степени их наполнени€  а и дисперсности наполнител€ ¬а. „исленные значени€ этих показателей требуютс€ при расчете контакта рабочей среды с обрабатываемой деталью и оцениваютс€ по изменению длины ≤ -≤Т и диаметра й - й образца среды при его сжатии нагрузкой р (рис. 3).
Ќаправл€ющие оси 5 установлены в бронзовые втул -ки основани€ 2 приспособлени€ с нат€гом, а во втулки весовой планки 3 - со скольз€щей посадкой. ќбразец рабочей среды формируетс€ в рабочем цилиндре экспериментальной установки ”ЁЎ-25, устанавливаемом в определенном положении, что позвол€ет обеспечить его стабильные размеры. Ќоминальный диаметр образца до деформации й = 25 мм, номинальна€ длина образца до деформации ≤ = 50 мм. ѕлощадь поперечного сечени€ образца 5обр = 0,000 49 м2. »змерение размеров образца проводилось при помощи штангенциркул€ и микрометра.
ћасса весовой планки и дополнительного груза подбирались таким образом, чтобы образец деформировалс€ преимущественно упруго и выполн€лась линейна€ зависимость изменени€ его размеров от приложенной
нагрузки. ќбща€ масса составила 150 гр. ¬рем€ выдержки составило 3.. .10 с.
»сход€ из определений модул€ ёнга ≈ и коэффициента ѕуассона м возможно экспериментально определить их величины:
– = тн^
обр
√ -≤ (й - й) / й
= ≈----- и т = ~√,------\;
≥ (≥ - ≥)/≥
где т - масса приложенной нагрузки.
–ис. 3. ѕриспособление и схема измерени€ модул€ ёнга и коэффициента ѕуассона среды: 1 - образец рабочей среды; 2 - основание приспособлени€; 3 - весова€ планка;
4 - дополнительный груз; 5 - направл€ющие оси;
6 - микрометр
“аблица 1
«ависимость ^ от ¬а и величины входного давлени€ –вх
є п/п ¬а, мкм –вх, ћѕа ѕ, ѕа-с
1 300 9,0 36 892
2 400 9,0 36 093
3 500 9,0 29 215
4 300 7,5 32 368
5 400 7,5 30 402
6 500 7,5 23 204
7 300 6,0 27 283
8 400 6,0 24 166
9 500 6,0 16 223
–езультаты исследований зависимости модул€ ёнга рабочих сред от степени наполнени€ и величины абразивного наполнител€ приведены в табл. 2.
Ёкспериментально установлено (рис. 4), что при увеличении  а более чем на 80 %, закрепленность абразива в полимерной основе среды существенно уменьшаетс€. Ёто €вление приводит к потере текучести среды и выпадению зерен из полимерной основы, что существенно ухудшает услови€ абразивно-экструзионной обработки. ѕоэтому данный показатель был прин€т за граничное условие максимальной степени наполнени€. ¬еличина коэффициента ѕуассона м полимерной основы без абразивного наполнител€ 1,34, дл€ наполненных сред его экспериментально измеренна€ величина колеблетс€ в интервале 0,4... 0,42.
ћодуль ёнга ≈
500 -"-400 300
¬ а, мкм
–ис. 4. «ависимость модул€ ёнга рабочей среды от степени наполнени€ абразивными зернами и величины абразивного наполнител€
ћодуль ёнга E возрастает при увеличении степени наполнени€ и уменьшении дисперсности абразивных зе-
”пругие характер
рен. Ётот эффект объ€сн€етс€ с помощью преобразованной модели  аргина-—лонимского-–ауза [1], описывающей рабочую среду как в€зкопластичную среду, наполненную упругими цепочками, образованными абразивными зернами и полимерной основой.
¬ полимерной основе без наполнител€ цепочки абразивных зерен отсутствуют. ”меньшение дисперсности наполнител€ при одинаковом массовом наполнении приводит к возрастанию количества абразивных зерен в среде. „ем больше количество абразивных зерен в среде, тем больше в среде возникает цепочек, длина сегментов которых, в свою очередь, уменьшаетс€. Ѕолее короткие сегменты цепочки обусловливают ее повышенную упругость и в€зкость. ѕластичность среды при этом снижаетс€.
ƒл€ оценки режущих свойств исследуемых рабочих сред использован метод симплексов с аналогичными исходными данными и ограничени€ми, составом среды и –вх. –езультаты экспериментальных исследований абразивно-экструзионной обработки показали, что оптимальна€ режуща€ способность, оцениваема€ по величине шероховатости поверхности после обработки или ее изменени€ в процессе обработки ƒяа, величине сн€того сло€ материала ƒј, достигаетс€ при использовании такого состава рабочей среды, в котором упругость среды максимальна.  оэффициенты в€зкости и пластичности при этом используютс€ дл€ задани€ граничных условий абразивно-экструзионной обработки конкретной детали. „исленные показатели в€зкости, упругости и пластичности рабочей среды завис€т от геометрических характеристик обрабатываемого канала и требований к состо€нию поверхностного сло€ детали.
“аким образом, разработанна€ методика позволила экспериментально определить скорость потока юшах и величину коэффициента эффективной в€зкости ^ рабочей среды различных составов при абразивно-экструзионной обработке, который можно использовать дл€ расчета напорно-расходных характеристик среды в обрабатываемом канале.
“аблица 2
тики рабочих сред
—редн€€ дисперсность ¬а , мкм ¬есовое наполнение Ka , % ћодуль ёнга  оэффициент ѕуассона
0 0 22 7б0 1,34
320 30 97 955 0,411
320 50 119 б00 0,411
320 бб 124 300 0,411
320 75 12S 250 0,411
320 S0 132 500 0,411
400 30 40 4S0 0,40
400 50 59 200 0,40
400 бб б5 100 0,40
400 75 70 400 0,40
400 S0 73 100 0,40
500 30 27 000 0,42
500 50 37 000 0,42
500 бб 42 000 0,42
500 75 4б 000 0,42
500 S0 51 000 0,42
”становлена степень вли€ни€ наполнении абразивом  а, величины ¬а абразивных зерен и входного давлени€ –вх на в€зкие, упругие и пластичные свойства среды. — возрастанием –вх и содержани€ абразива в среде  а среды коэффициенты ^ увеличиваютс€. Ёто обусловлено тем, что при увеличении скорости сдвига более интенсивно разрушаетс€ пространственна€ структура среды. ѕри этом эффективна€ в€зкость, касательные и нормальные напр€жени€ станов€тс€ больше. “ак, дл€ среды зернистостью ¬а = 400 мкм при входном давлении –вх = 6 ћѕа коэффициент ^ = 24 166 ѕас, а при –вх = 9 ћѕа коэффициент ^ = 36 093 ѕа„с, т. е. увеличилс€ на 65...70 %.
Ёкспериментальное определение коэффициентов в€зкости, упругости и пластичности позвол€ет проводить теоретические расчеты точности, производительности и качества абразивно-экструзионной обработки. ѕолученные численные значени€ показателей упруго-в€зко-пластической среды позвол€ют осуществить выбор вида контакта абразивных зерен [2]. ”становив вид контакта, можно по предложенным методикам [3; 4] рассчитать производительность јЁќ и шероховатость обработанного поверхностного сло€ детали.
Ѕиблиографический список
1. Ћевко, ¬. ј. ћодель течени€ рабочей среды при абразивно-экструзионной обработке тонких осесимметричных каналов большой длины / ¬. ј. Ћевко // ¬естн. „ебоксар. гос. пед. ун-та. ћеханика предельного состо€ни€ : сб. науч. тр. / под ред. акад. ƒ. ». »влева ; „уваш. гос. пед. ун-т. „ебоксары, 2008. N∞ 2. —. 85-94.
2. Ћевко, ¬. ј.  онтактные процессы при абразивноэкструзионной обработке / ¬. ј. Ћевко // ћеталлообработка. 2008. є 3 (45). —. 19-23.
3. Ћевко, ¬. ј. –асчет шероховатости поверхности при абразивно-экструзионной обработке на основе модели контактных взаимодействий. / ¬. ј. Ћевко // »звести€ вузов: јвиационна€ техника / под ред. проф. ¬. ј . ‘ирсова ;  азан. гос. техн. ун-т. 2009. є 1. —. 59-62.
4. Levko, V. A. Calculation of surface roughness in abrasive-extrusion machining on the basis of contact-interaction model / V. A. Levko // Russian Aeronautics. New York, 2009. Vol. 52, є 1. P. 94-98.
P. A. Snetkov, V A. Levko, E. B. Pshenko, M. A. Lubnin
EXPERIMENTAL DETERMINATION FACTOR OF VISCOSITY, ELASTICITY, AND PLASTICITY MEDIA FOR ABRASIVE FLOW MACHINING PROCESSING
The numerical values of viscosity, elasticity and plasticity factors in media have been established. Experimental dependence of viscosity and elasticity environments on the degree of its filling and abrasive grains Т granularity is revealed.
Keywords: abrasive flow machining, rheological characteristics, viscoelastic media, flowable abrasive particles, shear rate.
© —нетков ѕ. ј., Ћевко ¬. ј., ѕшенко ≈. Ѕ., Ћубнин ћ. ј., 2009
”ƒ  621.924
¬. ј. Ћевко, ћ. ј. Ћубнин, ѕ. ј. —нетков, ≈. Ѕ. ѕшенко, ƒ. ћ. “урилов
»——Ћ≈ƒќ¬јЌ»≈ ¬Ћ»яЌ»я ‘ќ–ћџ ќЅ–јЅј“џ¬ј≈ћќ√ќ  јЌјЋј Ќј “≈„≈Ќ»≈ –јЅќ„≈… —–≈ƒџ ѕ–» јЅ–ј«»¬Ќќ-Ё —“–”«»ќЌЌќ… ќЅ–јЅќ“ ≈*
ѕроведены визуальные исследовани€ характера потока рабочей среды как абразивного инструмента. ”становлена степень вли€ни€ формы обрабатываемого канала и местных сопротивлений на особенности течени€. –азработаны рекомендации по выравниванию условий обработки.
 лючевые слова: абразивно-экструзионна€ обработка, повышение качества поверхности, течение абразивной рабочей среды, визуальные исследовани€, местные сопротивлени€, форма поперечного сечени€.
јнализ конструктивных особенностей деталей летатель- ”становлено 28 типовых элементов с различной геометри-ных аппаратов (Ћј) вы€вил широкую номенклатуру кана- ческой формой сечени€, которые встречаютс€ в детал€х Ћј. лов с сечени€ми различной формы, а также наличие различ- ¬изуальные исследовани€ заключалась в фиксирова-
ных местных сопротивлений типа лопатки, выступа и т. п. нии процесса течени€ рабочей среды (–—) в каналах раз-
* –абота выполнена в рамках ‘÷ѕ ЂЌаучные и научно-педагогические кадры инновационной –оссииї на 2009-2013 гг. є 1121.

пїњ