Izmenenie kachestva poverkhnostnogo sloja detali pri almaznom vyglazhivanii

23 MOTROL. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture – 2015. Vol.17. No.9. 23-27 ИЗМЕНЕНИЕ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДЕТАЛИ ПРИ АЛМАЗНОМ ВЫГЛАЖИВАНИИ Юдовинский Валерий, Кюрчев Сергей, Пенев Олег, Мирненко Юрий Таврический государственный агротехнологический университет Пр. Б. Хмельницкого, 18, Мелитополь, Украина. Е-mail: V.Yudovynskyy, S Kurtchеv, O.Penov, U.Mirnenko Tavria State Agrotechnological University B. Khmelnitsky Avenue, 18, Melitopol, Ukraine. Е-mail: Аннотация. В статье рассмотрены вопросы изменения качества поверхностного слоя детали при алмазном выглаживании, которое происходит за счет температурного воздействия на поверхностные слои материала детали при обработке. Тепловой поток, создаваемый алмазным инструментом в процессе выглаживания, нагревает деталь до высоких температур, что приводит к отпуску термически обработанных поверхностей, снижая твердость поверхностных слоев. Особенно это влияние наблюдается при малых габаритах алмазного инструмента, которое характеризуется радиусом при вершине инструмента. Так при малых радиусах индентора и значительных усилиях выглаживания максимальная температура на поверхности детали очень большая и может достигать 1000°С. Изменение твердости поверхностных слоев детали в процессе алмазного выглаживания, приводит к изменению коэффициента износа материала, который, являясь функцией твердости материала, с увеличением температурного воздействия, будет расти. Не рекомендуется производить обработку алмазным выглаживанием при скоростях выше 2,5 м/с. Как смазывающе – охлаждающая жидкость при выглаживании черных металлов и сплавов следует применять индустриальное масло 20, а при обработке цветных металлов и сплавов - керосин. Поэтому, процесс алмазного выглаживания требует интенсивного охлаждения инструмента и детали. Даже в закаленных и цементируемых сталях максимально возможную твердость после обработки можно получить не больше 40HRC, что на треть снижает износостойкость поверхности детали, подвергнутой алмазному выглаживанию. Управляя режимами обработки можно с помощью представленной номограммы уточнения состояния поверхностного слоя к износу и снижения твердости можно контролировать величину коэффициента износа материала детали по технологическим параметрам: усилием прижима алмазного инструмента и радиусом при его вершине, который является характеристикой ее работоспособности. Ключевые слова: алмазное выглаживание, режимы обработки, алмазный инструмент, глубина наклепанного слоя, тепловой поток, коэффициент износа материалов деталей. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМ Развитие современной техники предъявляет все более высокие требования к качеству деталей машин: точности размеров и формы, физикомеханическим свойствам и рельефу поверхности; к их эксплуатационным характеристикам: износостойкости, усталостной прочности, коррозийной стойкости, герметичности и тому подобные. Надежность машин в значительной степени определяется состоянием и способностью поверхностного слоя их деталей, параметры которых, как правило, формируются на финишных операциях изготовления и определяются технологией производства. Одним из наиболее перспективных методов повышения качества обработанной поверхности деталей машин при механообработке есть отделочноукрепляющая обработка поверхностно - пластической деформацией (ППД). В связи с этим очень актуальные исследования алмазного выглаживания, которое получило достаточно большое распространение. АНАЛИЗ ПОСЛЕДНИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПУБЛИКАЦИЙ Отдельно вопросами алмазного выглаживания занимались Папшев Д.Д. [3], В. М. Смелянский [1], А.Н. Резников [2]. Однако, в процессе деформаций поверхностного слоя за счет свойств материала и малой зоны действия алмаза, возникает тепловой поток, который прогревает поверхностный слой к высоким температурам, влияя на износостойкие свойства поверхностного слоя. Тепловыми вопросами занимался А.Н. Резников [2], какой изложил методы расчета и экспериментального изучения тепловых процессов в технологических системах. Он описал способы интенсификации механической обработки, основанные на управлении тепловыми процессами. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ Установление влияния алмазного выглаживания на качество и износостойкость поверхностного слоя детали. Юдовинский Валерий, Кюрчев Сергей, Пенев Олег, Мирненко Юрий ИЗЛОЖЕНИЕ ОСНОВНОГО МАТЕРИАЛА Плотность тепловых потоков, gх10*8, Вт/м*2 Закономерности изменения тепловых потоков на поверхностях индентора в зависимости от параметров процесса обработки - радиусу индентора r и усилия выглаживания Р представлены на рис. 1,2. 12 Р=200 Н 8 4 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Рис. 1. Графика изменения плотности тепловых потоков на поверхности индентора от радиуса индентора r. Fig. 1. Graphic arts of change of closeness of thermal streams on the surface of indenter from the radius of indenter of r. Температура поверхности, Т оС 1000 900 200 100 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 2 3 600 500 400 300 200 100 0 1,5 2 2,5 3 3,5 Радиус инструмента, r, мм Рис. 3. Графика распределения суммарной температуры по поверхности детали при алмазном выглаживании. Fig. 3. Graphic arts of distribution of total temperature on the surface of detail at the diamond pressing На рис. 4 представленные графика зависимости максимальной температуры поверхности детали ТΣmax от радиуса индентора при разных значениях усилия выглаживания: Р = 100Н (кривая 1), Р = 150Н (кривая 2) и Р = 200 Н (кривая 3). Плотность тепловых потоков, gх10*8, Вт/м*2 1 1 300 0 1 700 400 Растояние от центра инструмента, l, мм Радиус при вершине инструмента, r,мм 800 Графика суммарного распределения температур по поверхности детали представлена на рис. 3. Следовательно, за счет стока теплоты в инструмент деталь охлаждается. Температура поверхности, Т оС 24 4 Рис. 2. Графика изменения плотности тепловых потоков на поверхности индентора от усилия выглаживания Р. Fig. 2. Graphic arts of change of closeness of thermal streams on the surface of indenter from effort of pressing Расчеты выполнялись для следующих условий: обрабатываемый материал  сталь45 (σв = 750 Мпа); диаметр детали d = 200мм; скорость V = 3м/с. С увеличением радиуса индентора тепловой поток на передней поверхности резко уменьшается. С ростом усилия выглаживания тепловой поток на передней поверхности. При обработке под воздействием алмаза возникают разные тепловые потоки. Распределение температур под воздействием источников теплоты q 01 в зоне пластической деформации и источника теплоты q02 в зоне упругого возобновления Т12 (x, y) = Т1 (x, y) + Т2 (x, y), Распределение температур под воздействием источников теплоты на передней q1 и задней q2 поверхностях индентора Т34 (x, y) = Т3 (x, y) + Т4 (x, y). 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 100 150 200 250 Усилие виглаживання, Р, Н Рис. 4. Графика зависимости максимальной температуры поверхности детали ТΣmax от радиуса индентора r Fig. 4. Graphic arts of dependence of maximal temperature of surface of detail of ТΣmax from the radius of indenter of r Как следует из графиков, при малых (...truncated)