Geum.ru

Удк 621. 787. 4

Вид материалаДокументы

Содержание


Список литературы
Подобный материал:

УДК 621.787.4



ВОЗМОЖНОСТИ КОМБИНИРОВАНИЯ МЕТОДОВ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ ДЕТАЛЕЙ МАШИН


Л.А. Гик, Ю.А. Редкозубова


Проведен сравнительный анализ существующих методов поверхностного пластического деформирования. Выявлены возможности комбинирования обработки обкатыванием и выглаживанием в единовременном процессе. Проведены испытания с положительным результатом нового инструмента и способа обработки.


поверхностное пластическое деформирование, анализ методов, достоинства, недостатки, возможности комбинирования, разработка метода, предварительные испытания


Надежность и ресурс современных машин в значительной мере определяются состоянием и несущей способностью поверхностного слоя их деталей. Параметры этого слоя, как правило, формируются на финишных операциях обработки и определяются технологией производства. Во многих случаях для обеспечения заданного высокого качества обработки используют поверхностное пластическое деформирование (ППД). Широкое применение такого метода объясняется его техническими достоинствами (простотой реализации, сравнительно высокой производительностью, универсальностью, высокой стойкостью и надежностью используемого инструмента). Наряду с достоинствами, ему присущи недостатки, существенно ограничивающие технологические возможности: необходимость тщательной (без задиров и наростов), точной по размерам предварительной обработки поверхности с низкой исходной шероховатостью; возможность возникновения во время процесса ППД перенаклепа и шелушения обрабатываемой поверхности; сложность и трудоемкость процедур экспериментального установления режимных технологических параметров и т.п. [1-3].

Как известно, одним из наиболее эффективных направлений совершенствования технологий является комбинирование различных методов воздействия на обрабатываемую поверхность. В этом плане комбинирование ППД до сих пор преимущественно производилось с принципиально другими видами обработки (химико-термической, закалкой ТВЧ, электроэрозионным упрочнением, лазерной термической, электромеханической и нанесением покрытий), которые различаются природой упрочняющего воздействия, эффективностью и областями применения. Такие технологии обеспечивают повышение эксплуатационных свойств обработанных поверхностей, улучшают декоративный вид изделий, однако не всегда способны удовлетворить современные требования как по качеству обработки, так и особенно по экологической безопасности и энергоемкости производства. В ряде работ [1-4] рассматривается последовательное комбинирование различных механических методов ППД. Однако в этих случаях полученные технологические результаты в целом, как правило, ограничиваются возможностями одного из составляющих методов.

Для получения интегрированного результата представляются целесообразными разработка и исследование новых методов ППД, базирующихся на параллельном комбинировании в едином процессе различных принципов механического взаимодействия деформирующего инструмента с обрабатываемой деталью.

Для определения направления исследований на первом этапе был проведен сравнительный анализ имеющихся методов ППД по существующим технологическим возможностям: качеству обработанной поверхности, производительности процесса, стойкости инструмента и т.п. (таблица).

По результатам анализа видов механических воздействий установлено, что, несмотря на определенные достоинства динамической обработки (прерывистый контакт инструмента с обрабатываемой деталью, отсутствие пластической волны материала перед инструментом; лучший отвод тепла из зоны обработки; относительно меньшее усилие при поверхностной пластической обработке; возможность обработки фасонных поверхностей с некруглой образующей и т.п.), имеются значительные недостатки по сравнению со статической обработкой (относительно небольшая глубина упрочненного слоя, малая размерная точность обработанных деталей, значительный уровень шума при работе большинства инструментов) [5]. Таким образом, представляется наиболее целесообразным комбинирование статических методов ППД. Анализ технологических возможностей таких методов приведен на рисунке.

На основании данных рисунка можно сделать вывод, что обкатыванию разумно отдавать предпочтение в тех случаях, когда требуется создание глубокого упрочненного слоя, обеспечение более высокой производительности, а также при обработке материалов, исключающих выглаживание алмазом. Превалирование выглаживания целесообразно при жестких требованиях к шероховатости поверхности и повышенной поверхностной твердости, при меньшей требуемой глубине наклепа, при обработке маложестких деталей и инструментов, а также для отделочно-упрочняющей обработки мелких деталей в приборостроении.

Таким образом, наиболее перспективным можно считать такой вид комбинирования ППД, когда в качестве основного принципа контактного взаимодействия рассматривается реализуемая комбинация качения со скольжением.

Для решения этой задачи на кафедре ”Технология обработки материалов” ФГОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет» разработаны способ и инструмент, комбинирующие поверхностное деформирование качением со скольжением. Предварительные исследования показали, что использование новой технологии позволит обрабатывать детали с высокой исходной шероховатостью (без предварительной чистовой обработки), получая при этом поверхностный слой высокого качества, с регулируемыми в широких пределах параметрами упрочнения. Для профилирования инструмента при заточке спроектировано и изготовлено специальное устройство.


Таблица

Вид ППД

Метод упрочне-ния
Достоинства
Недостатки
Возможности и область применения

1
2
3
4
5

Стати-ческий наклеп - качение:
Обкатыва-ние (выпуклые валы, галтели) роликом
Повышается усталостная прочность и долговечность. Возможность получения поверхности с низкой шероховатостью. Остаточные напряжения распространяют-ся на большую глубину. Предел выносливости в коррозионной среде повышается более чем в 4 раза
Специально изготавливае-мый инструмент.

Абсолютная величина остаточных напряжений небольшая. Обработка ведется с малыми подачами и в 1-3 прохода. Специальная подготовка поверхности под обработку
Глубокий упрочненный слой, значительные остаточные напряжения сжатия на поверхности. Повышение усталостной прочности и долговечности деталей. Отделочная операция для повышения класса чистоты поверхности. Упрочняюще-сглаживающая обработка

Обкатыва-ние шариком
Самоустанавли-ваемость шара во время обработки обеспечивает получение менее шероховатой поверхности при небольшом давлении шара.

Простота конструкции и универсальность обкатника.

Усталостная прочность может быть повышена на 30-60%

Абсолютная величина остаточных напряжений небольшая.

Малые подачи (0,06-0,47 мм/об).

Качество обработки зависит от свойств обрабатывае-мого материала, состояния исходной поверхности и режимов обкатывания
Усталостная прочность стальных закаленных деталей может быть повышена на 30-60%.

Глубина наклепа не превышает 5 мм на мягких материалах.

Для отделочной обработки и упрочнения деталей машин или как сочетание отделки с упрочнением (как и обкатывание роликом)

Продолжение таблицы

1
2
3
4
5

Стати-ческий наклеп - сколь-жение:
Дорнова-ние (раскаты-вание)


Выглажи-вание
Высокопроизво-дительный процесс, сочетающий в себе возможности чистовой, упрочняющей, калибрующей и формообразу-ющей обработки


Снижение шерохова-

тости поверхности до Ra=0,1 мкм.

Возможность упрочнения тонкостенных деталей.

Простота конструкции выглаживателей.


Создание высоких контактных давлений при небольших нормальных силах
Небольшая глубина упрочненного слоя и величина остаточных напряжений сжатия


Низкая производи-

тельность и невысокая стойкость инструмента.
Необходимы дополнитель-ные операции по предваритель-ной обработке поверхности
Шероховатость обработанной поверхности составляет Ra=0,02-0,13мкм.

Глубина упрочненного слоя достигает 1-3мкм. Раскатывание используют преимущественно для упрочнения внутренних цилиндрических поверхностей диаметром 10-300мм

Уменьшение шероховатости поверхности (отделка), упрочнение поверхностного слоя,

повышение точности размеров и форм деталей (калибрование). Для ППД

маложестких деталей, т.е. тогда, когда невозможно применить обработку накатыванием



Продолжение таблицы

1
2
3
4
5

Удар-ный наклеп

Дробе-струйный наклеп
При обработке в специальных камерах упрочнение больших площадей детали возможно небольшим количеством дроби (1-2кг) без ее замены. Шероховатость поверхности Ra=0,16-0,63мкм
Требует применения специализиро-ванного оборудования. Небольшая глубина упрочнения
Для повышения долговечности таких деталей, как рессорные листы, пружины, лопатки турбин, штоки и штампы

Центро-бежно-шарико-вый наклеп
 Поверхностная твердость повышается на 20-50%, глубина упрочненного слоя составляет 0,5-3,0мм, а шероховатость Ra=0,53 мкм. Большая эффективность
Необходима последующая механическая обработка на допустимую глубину до 0,5мм

Для окончательной обработки поверхности коленчатых валов, поршневых колец, вкладышей подшипников и других деталей




Рис. Технологические возможности ППД качением и скольжением

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


1. Отений Я.Н. Технологическое обеспечение качества деталей машин поверхностным пластическим деформированием: монография / Я.Н. Отений. – Волгоград: ВолгГТУ, 2005. - 224с.

2. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием: справочник / Л.Г. Одинцов. – М.: Машиностроение, 1987. – 328 с., ил.

3. Папшев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием /Д.Д. Папшев. - М.: Машиностроение, 1978.-263 с.

4. Пшибыльский В. Технология поверхностной пластической обработки: пер. с польск. /В. Пшибыльский. - М.: Металлургия, 1991.- 479 с.

5. Шнейдер Ю.Г. Технология финишной обработки давлением: справочник /Ю.Г. Шнейдер. – СПб.: Политехник, 1998. – 414 с.


OPPORTUNITIES OF THE COMBINATION OF METHODS OF SUPERFICIAL

PLASTIC DEFORMATION OF DETAILS OF MACHINES


L.A.Gik, Yu.A. Redkozubova


In the given work the comparative analysis of existing methods of superficial plastic deformation is lead. Opportunities of a combination of processing обкатыванием and rolling in sliding process are revealed. Tests with positive result of the new tool and a way of processing are lead.