Сущность методов обработки деталей пластическим деформированием

Основные эксплуатационные свойства деталей машин – износостойкость, прочность, коррозионная устойчивость в значительной мере определяются состоянием их поверхностного слоя. Существует достаточно большое количество различных технологических методов повышения качества поверхностей деталей. Наиболее распространенными из них являются гальванические и химические методы нанесения покрытий, такие как: хромирование, цинкование, кадмирование, меднение, свинцевание, никелирование, лужение, латунирование, оксидирование. Обеспечивая повышение эксплуатационных свойств, а так же, улучшая декоративный вид изделий, эти методы в то же время являются экологически небезопасными.

Технологический процесс изготовления деталей с покрытиями обычно включает следующие операции: механическую обработку для получения поверхностей необходимой точности и чистоты, обезжиривание и травление, промывку, осаждение на рабочую поверхность покрытия, термическую обработку. Неблагоприятным с экологической точки зрения является использование в составе электролитов для травления и нанесения покрытий сильных кислот. Например, в качестве электролита для хромирования обычно применяют хромовый ангидрид с добавками серной кислоты. Нерастворимые аноды изготовляют из свинца или сплава с сурьмой. При никелировании используется электролит из сернокислого никеля и щавелевокислого аммония. Травление ведут в электролите, состоящем из серной и фосфорной кислот. В состав электролита для оксидирования также входит серная кислота. Использование и последующая утилизация таких электролитов представляет собой сложную экологическую задачу.

Одним из способов ее решения является использование для повышения качества поверхностей деталей отделочно-упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием, не оказывающей вредного экологического воздействия на окружающую среду. Это накатывание, обкатывание, раскатывание, выглаживание, виброобработка, динамическое упрочнение различных поверхностей деталей машин.

Накатывание, обкатывание и раскатывание осуществляют специальным инструментом, рабочими элементами которого являются шарики или ролики от подшипников или специально изготовленные. При давлении рабочего элемента на обрабатываемую поверхность детали происходит ее локальное пластическое деформирование в месте контакта. Наличие различных вращательных и поступательных движений позволяет обрабатывать различные поверхности (плоские, цилиндрические, фасонные). Обработку ведут на универсальных и специальных станках, станках с ЧПУ, полуавтоматах и автоматах.

Выглаживание производят инструментом, рабочим элементом которого является твердосплавный или алмазный индентор, скользящий по обрабатываемой поверхности. Этим методом можно обрабатывать все виды поверхностей от плоской до фасонной.

Виброобработка – это процесс накатывания, обкатывания, раскатывания шариками или алмазное выглаживание при наличии дополнительного осциллирующего движения рабочего элемента параллельно обрабатываемой поверхности. Варьирование амплитуды и частоты осцилляций рабочего элемента, наряду с изменением других режимов обработки, позволяет создавать на поверхности различные регулярные микрорельефы или системы канавок.

Динамическое упрочнение производят рабочими элементами в свободном состоянии или при их фиксированном положении. В качестве рабочих элементов при свободной обработке применяют дробь и шарики, стальные или стеклянные, при фиксированном положении шарики и ролики подшипников или специальные, в зависимости от обрабатываемой поверхности. При свободной динамической обработке рабочие элементы направляются на обрабатываемую поверхность воздушной струёй с помощью специальных устройств под действием центробежных сил или в вибробункерах.

В зависимости от функционального назначения изделия за счет изменения рабочего давления обработку можно производить на отделочных, упрочняющих и промежуточных отделочно-упрочняющих режимах.

Отделочная обработка осуществляется при небольших рабочих давлениях р > 1,5 _т и позволяет повысить несущую способность исходной шероховатости поверхности с 1–2% до 15–20%. Упрочняющую обработку производят при р > 3_т, при этом значительно повышается степень (до 180%) и глубина упрочнения. Обработка на промежуточных отделочно-упрочняющих режимах (1,5_т < р <3_т) позволяет улучшить несущую способность параметров шероховатости и волнистости и повысить исходную поверхностную микротвердость на небольшую глубину.

Все методы обработки заготовок пластическим деформированием имеют широкие возможности в управлении параметрами состояния поверхностного слоя деталей машин, а, следовательно, и их эксплуатационными свойствами. На основании исследования закономерностей формирования поверхностного слоя при отделочно-упрочняющей обработке установлены основные взаимосвязи параметров состояния поверхностного слоя с параметрами обработки.

При накатывании шариками наружных цилиндрических поверхностей параметр шероховатости R_a рассчитывается следующим образом:

 

,

 

где R_{a исх} – исходная шероховатость, d – диаметр ролика, v, s – скорость и подача, _max – максимальные напряжения на контакте.

При алмазном выглаживании наружных цилиндрических поверхностей параметр шероховатости R_a определяется следующим образом:

 

 

где d_a – диаметр алмазного индентора

При вибронакатывании плоских поверхностей параметр шероховатости R_a равен:

 

 

где р – давление, i =1…3

На основании указанных зависимостей разработаны рекомендации по выбору рациональных параметров отделочно-упрочняющей обработки, обеспечивающих требуемый уровень параметров шероховатости поверхности с учетом основных эксплуатационных свойств – износостойкости и прочности. Рассмотренные методы являются экологически чистыми, безопасны для рабочих и не оказывают вредного воздействия на окружающую среду.

 

Список использованной литературы

1. Курец В.И., Усов А.Ф., Цукерман В.А. Электроимпульсная дезинтеграция материалов. – Апатиты: КНЦ, 2002, 324 с.

2. Семкин Б.В., Усов А.Ф., Курец В.И. Основы электроимпульсного разрушения материалов. – Апатиты: КНЦ, 1995, 276 с.

3. Усов А.Ф., Семкин Б.В., Зиновьев Н.Т. Переходные процессы в установках электроимпульсной технологии. Л.: Наука, 1987. 189 с.; Барнаул: изд. АГТУ, 2000 (изд. 2-ое переработанное и дополненное), 160 с.

4. Импульсный пробой и разрушение диэлектриков и горных пород / А.А. Воробьев, Г.А. Воробьев, Е.К. Завадовская и др. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1971. 225 с.

5. Воробьев А.А. Разрушение горных пород электрическими импульсными разрядами. Томск: Изд-во ТГУ, 1961. 150 с.

6. Усов А.Ф. Перспективы технологий электроимпульсного разрушения горных пород и руд // Известия Академии наук, Энергетика, 2001, №1, с 54–62

7. Усов А.Ф., Цукерман В.А. Потенциал электрофизических процессов и технологий в производстве (энергетический аспект) // Горный информационно-аналитический бюллетень, №6. – М.: МГГУ, 2001, 120–127.

12345

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: