Автореферат (Разработка и исследование способа деформационного упрочнения поверхностей деталей методом деформирующего резания), страница 4

Измерения проводились вдевяти характерных зонах ребра, выявленных при проведении измерений настали 30ХГСА. Измерение в каждой зоне повторялось десять раз. На стали12Х18Н10Т не выявлено влияние величины подачи на степень упрочнения. Измеренные значения микротвердости сравнивались с расчетными значениями. Вцелом микротвердость изменялась от 317 HV 0,1 до 383 HV 0,1 при исходныхзначениях микротвердости от 207 HV 0,1 до 247 HV 0,1. В среднем степень упрочнения материала ребра составляла 54 %.В пятой главе проведена оценка эксплуатационных характеристик поверхностей трения с упрочненным макрорельефом.

С этой целью были проведены испытания на трение и износ образцов из сталей 30ХГСА, 38Х2МЮА,08Х18Н10Т по двум схемам трения. При испытаниях измерялись интенсивность изнашивания и коэффициент трения.Испытания упрочненных образцов проводились на сталях марок 30ХГСАи 38Х2МЮА по схеме трения качения с проскальзыванием (Рис. 7). Целью ис13пытаний являлось определение триботехнических характеристик поверхностей трения,упрочненных методом ДР. Для каждой маркистали были изготовлены цилиндрические образцы с упрочненным макрорельефом на поверхности трения. Соотношение главного ивспомогательного углов в плане инструмента,используемого для формирования макрорельефа, приведены в Таблице 3. Полученный упрочненный сформирован из плотно сжатыхнаклонных ребер без зазоров, имел толщинуравную 0,5 мм и шаг между ребрами – 0,4 мм.Режимы обработки составляли t = 0,75 мм, So= 0,4 мм/об, υ0 = 0,78 м/с.

Контртелом являРис. 7. Схема трения при испы- лось кольцо из твердого сплава марки ВК8.тании образцов из стали Скоростьпроскальзываниясоставляла30ХГСА и 38Х2МЮА0,05 м/с, расчетное максимальное давление взоне трения составляло около 430 МПа. Такие условия трения интенсифицировали процесс изнашивания и сокращали время испытаний. Перед началом испытания осуществлялось однократное смазывание пары трения маслом маркиИ20А.

Величина износа измерялась весовым методом, после чего рассчитывался линейный износ, по которому определялась интенсивность изнашивания IL вбезразмерном виде. Полученные значения интенсивности изнашивания IL представлены в Таблице 3.Таблица 3.Результаты испытаний на трение и износ образцов из сталей 30ХГСА и38Х2МЮАМатериалφφ1IL62° 66° 9,28 ∙ 10530ХГСА65° 63° 8,51 ∙ 10568° 60° 8,60 ∙ 10562° 66° 6,89 ∙ 10538Х2МЮА 65° 63° 7,33 ∙ 10568° 60° 8,76 ∙ 105На стали 30ХГСА наименьшую интенсивность изнашивания имел макрорельеф, сформированный инструментом для ДР с углами φ = 65° и φ1 = 63°, а настали 38Х2МЮА – макрорельеф, полученный инструментом с φ = 62° иφ1 = 66°.

Сопоставление результатов данного эксперимента с результатами поизмерению микротвердости образцов позволяет предположить, что в случаеобработки методом ДР наилучшие результаты по снижению интенсивности изнашивания дает не максимальная степень упрочнения, а некоторое соотношение степени упрочнения и накопленной деформации, приобретенной материалом. Это связано с тем, что с ростом деформации материала исчерпывается его14ресурс пластичности, что негативно влияет на его износостойкость, то есть сростом накопленной деформации положительный эффект от упрочнения нивелируется уменьшением ресурса пластичности материала.

Ограничение на выбор геометрии инструмента для ДР также накладывает форма получаемогомакрорельефа. Инструмент с φ = 68° и φ1 = 60° формирует макрорельеф изплотно сжатых ребер с минимальным количеством дефектов, обнаруженных наметаллографических шлифах. Инструмент с данной геометрией позволяет формировать упрочненный макрорельеф без срыва ребер. Поэтому для практического применения данная геометрия более перспективна и дальнейшие испытания на трение и износ проводились именно с этими геометрическими параметрами инструмента.Испытание образцов из стали 08Х18Н10Т проводились по схеме тренияскольжения колодка-цилиндр (Рис. 8).

Испытуемые образцы изготавливались вформе колец с цилиндрической поверхностью трения, а контртело в форме колодки, охватывающей поверхность трения. Материалом контртела являлась закаленная сталь ШХ15 с твердостью 60..62 HRC. Испытания проводились прискорости скольжения υс = 0,40 м/с и номинальном давлении Pn = 2,3 МПа. Смазывание осуществлялось маслом марки И-20А капельным способом с расходом4..6 капель в минуту. Целью испытаний являлось сравнение интенсивности изнашивания поверхностей трения с упрочненным макрорельефом и поверхностей трения, упрочненных алмазным выглаживанием.Измерение линейного износа проводилось с помощью индикатора часового типа сценой деления 1 мкм. Интенсивность изнашивания определялась как отношение линейного износа к пройденному пути трения ивыражалась в безразмерных величинах.Интенсивность изнашивания образца,обработанного алмазным выглаживанием, составила 5,26∙10–7, а интенсивность изнашивания образца, обработанного методом ДР, составила 5,56∙10–7, то есть эффект от деформаРис.

8. Схема трения при испыционного упрочнения методом ДР сопостатании образцов из сталивим с эффектом от упрочнения алмазным вы08Х18Н10Тглаживанием.Основным преимуществом метода ДР по сравнению с алмазным выглаживанием является значительная глубина упрочнения, достигающая 1,5 мм, вто время как глубина упрочненного слоя после алмазного выглаживания составляет десятые доли миллиметра. Кроме того, алмазное выглаживание и другие методы ППД формируют упрочненный слой с неравномерным, уменьшающимся по глубине распределением микротвердости, в то время как метод ДРпозволяет получить более равномерное распределение микротвердости по толщине упрочненного слоя.В шестой главе приводятся практические рекомендации и методика деформационного упрочнения методом ДР.

Методика включает указания по15входному контролю обрабатываемого материала и заготовок перед обработкойметодом ДР, параметры используемого инструмента, режимы резания, выборвариантов стратегии обработки метода ДР, указания по окончательной обработке упрочненной поверхности.

В главе представлен список марок сталей иинструментальных материалов, на которых была опробована методика получения упрочненного поверхностного макрорельефа. Список обрабатываемых материалов включает стали марок 30ХГСА, 38Х2МЮА, 08Х18Н10Т, 12Х18Н10Т.При их обработке использовались инструментальные материалы марок Т14К8,Т5К10, ВК8.Общие выводы1. Анализ способов поверхностного деформационного упрочнения выявил, что проблема повышения толщины деформационно-упрочненного слоя иравномерности распределения твердости по его толщине может быть эффективно решена на основе использования метода ДР, обеспечивающего равномерное распределение твердости при повышенной глубине упрочнения.2.

Доказано, что деформационное упрочнение в процессе ДР происходитв результате деформации в трех зонах: в зоне основных сдвиговых деформацийна режущей кромки, зоне изгибных деформаций у деформирующей кромки изоне изгиба подрезанного слоя в его основании.3. На основе положений теории пластичности установлена математическая зависимость твердости упрочненного поверхностного слоя от геометрических параметров инструмента и режимов деформирующего резания. Установлено, что основным параметром, влияющим на твердость упрочненного слоя,является величина накопленной деформации.

Расхождение расчетных и экспериментальных данных составило не более ±10 %.4. Установлено что повышение твердости поверхности в результате упрочнения методом ДР, составляет для сталей ферритно-перлитного класса до 28% и до 54 % для сталей аустенитного класса при обеспечении равномерностираспределения твердости по толщине упрочненного слоя.5. Установлено, что эффективной областью использования метода ДРявляется деформационное поверхностное упрочнение сталей аустенитногокласса с требуемой толщиной упрочненного слоя более 1,0 мм, при существенном повышении производительности деформационного упрочнения по сравнению с алмазным выглаживанием и отказе от сложной станочно инструментальной оснастки.6. Триботехническими испытаниями подтверждена работоспособностьпредлагаемого метода упрочнения.

Интенсивность изнашивания образцов, упрочненных методом ДР, сопоставима с интенсивностью изнашивания образцов,упрочненных алмазным выглаживанием, при этом метод ДР обеспечиваетпрактически двукратное увеличение толщины упрочненного слоя.7. Установлены особенности реализации метода ДР, которые явилисьосновой разработанных технологических рекомендаций и методических указаний по практическому использованию метода ДР для поверхностного упрочнения деталей машин.16Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:1.

Разработка принципов целенаправленного изменения эксплуатационных свойств поверхностей деталей методами глубинного механического воздействия : Заключительный отчет о НИР / МГТУ им. Н.Э. Баумана. Руководитель темы А.Е. Древаль. Исполнители Зубков Н.Н., Васильев С.Г., Шуляк Я.И.[и др.] ГР № 01201000112, Инв. № 02201151421.