Диссертация (Разработка и исследование способа деформационного упрочнения поверхностей деталей методом деформирующего резания)

Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана.(МГТУ им. Н.Э. Баумана)На правах рукописиШуляк Ян ИгоревичРАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ СПОСОБА ДЕФОРМАЦИОННОГОУПРОЧНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ МЕТОДОМДЕФОРМИРУЮЩЕГО РЕЗАНИЯ05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-техническойобработкиДиссертация на соискание ученой степеникандидата технических наукНаучный руководителькандидат технических наук,доцентВасильев Сергей ГеннадьевичМосква – 20172ОГЛАВЛЕНИЕСтр.Список принятых сокращений............................................................................. 5Введение .................................................................................................................

6Глава1.Разработкаспособаформированияповерхностногоупрочненного макрорельефа методом деформирующего резания ................ 121.1.Механизмупрочненияметалловприпластическомдеформировании..............................................................................................

121.2. Методы поверхностного пластического деформирования .................. 161.3.Способсозданияупрочненногомакрорельефаметодомдеформирующего резания .............................................................................. 291.4 Постановка цели и задачи исследования ................................................ 41Глава2.Методическиеособенностиэкспериментальныхисследований .......................................................................................................

422.1. Режущий инструмент для деформирующего резания.......................... 422.2. Выбор марки обрабатываемого материала ........................................... 452.3. Особенности получения исследуемых типов макрорельефа насталях методом деформирующего резания .................................................. 462.4. Особенности подготовки шлифов для исследования степениупрочнения макрорельефа, получаемого на сталях .................................... 492.5. Особенности измерения микротвердости образцов .............................

512.6. Установка для испытаний на трение и износ на базе машинытрения модели Amslеr A135 ........................................................................... 53Глава 3. Разработка методики расчета твердости упрочненногомакрорельефа ....................................................................................................... 613.1. Элементы теории пластичности, используемые для определениятвердости материала, упрочненного методом деформирующегорезания.............................................................................................................. 613Стр.3.2.

Расчетная схема очага пластической деформации при обработкеметодом деформирующего резания .............................................................. 683.3. Задание скоростей течения материала в очаге пластическойдеформации процесса деформирующего резания ....................................... 763.4. Определение скоростей деформаций в очаге пластическойдеформации при обработке методом деформирующего резания ..............

823.6.Определениенакопленнойдеформацииматериала,упрочненного методом деформирующего резания ..................................... 843.6.1. Определение функций скоростей течения материала иинтенсивностей скоростей деформаций в конкретном виде .................. 853.6.2. Схема границ областей пластических деформаций дляопределения накопленной деформации материала ................................. 893.6.3. Вычисление траектории движения элементарного объемадеформируемого материала в очаге пластической деформации ...........

943.6.4. Определение времени движения элементарного объемадеформируемого материала в области пластической деформации ....... 993.6.5. Определение накопленной деформации....................................... 1063.7. Определение твердости формируемого ребра .................................... 1073.8. Расчет теоретических значений твердости макрорельефа,формируемого методом деформирующего резания, и их сравнение сэкспериментально измеренными значениями............................................ 112Глава 4.

Особенности распределения микротвердости в макрорельефе,полученном методом деформирующего резания .......................................... 1154.1. Особенности распределения микротвердости по высоте ребрана сталях 30ХГСА и 38Х2МЮА .................................................................

1154.2. Особенности распределения микротвердости по ширине ребрана стали 30ХГСА........................................................................................... 1234.3. Влияние режимов деформирующего резания на твердостьмакрорельефа ................................................................................................. 1294Стр.4.4. Особенности распределения микротвердости в упрочненноммакрорельефе на стали 12Х18Н10Т ............................................................

134Глава 5. Исследование износостойкости поверхностей трения супрочненным макрорельефом ......................................................................... 1395.1.Оценочныеиспытаниядеформационноупрочненныхнаповерхностейтрениетренияиизноснасталях30ХГСА и 38Х2МЮА .................................................................................. 1395.2. Испытание на трение и износ поверхностей трения сдеформационноупрочненным макрорельефом на стали 08Х18Н10Т ..... 152Глава 6.

Формирование упрочненного поверхностного макрорельефана сталях методом деформирующего резания ............................................... 1626.1. Требования к обрабатываемому материалу заготовки ...................... 1626.2. Входной контроль материала заготовки .............................................. 1636.2.1. Определение химического состава стали ..................................... 1636.2.2. Контроль твердости обрабатываемого материала ....................... 1656.2.3. Измерение относительного удлинения ......................................... 1656.3.

Требования к заготовке и ее поверхности ........................................... 1666.4. Подготовка поверхности заготовки перед обработкой методомдеформирующего резания ............................................................................ 1696.5.Режущийинструментдляформированияупрочненногоповерхностного макрорельефа на стали методом деформирующегорезания............................................................................................................ 1716.6. Обработка методом деформирующего резания .................................. 178Выводы и заключение....................................................................................... 184Список литературы ........................................................................................... 186Приложение .......................................................................................................

1975СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙДР – деформирующее резаниеДЭ – деформирующий элементППД – поверхностное пластическое деформированиеХТО – химико-термическая обработка6ВВЕДЕНИЕАктуальность темы. В машиностроении широко известна проблемаповышения параметров износостойкости поверхностей трения скольжения.Дляеерешенияиспользуетсямножествометодовповерхностногоупрочнения. Каждый из методов обладает своими преимуществами инедостатками. В большинстве случаев упрочнение материала обеспечиваетсяизменением его химического состава, проведением структурных и фазовыхпревращений,изменениемплотностидислокацийприпластическомдеформировании и другими способами.

Среди используемых методовупрочнения часто используются методы поверхностного пластическогодеформированияупрочнения(ППД),материала.основанныеОбработканаэффектеметодамидеформационногоППДдлясозданияупрочненного поверхностного слоя на деталях менее энергозатратна посравнениюупрочняющейстермическимиповерхностнойихимико-термическимиобработки,чтоделаетспособамиметодыППДактуальными для поверхностного упрочнения сталей и незакаливаемыхсплавов. К основным недостаткам существующих методов ППД относятсямалая глубина упрочнения, неравномерное распределение твердости потолщине упрочненногоприспособлений,подбораслоя, использование сборныхнеобходимостьоптимальныхрежимовпредварительногообработки.дорогостоящихэкспериментальногоНаличиесуществующихнедостатков делает актуальным поиск и разработку новых способовповерхностного упрочнения.Перспективным способом поверхностного упрочнения, позволяющимсоздавать упрочненный слой на поверхности заготовки, является методдеформирующегорезания(ДР),разработанныйнакафедреинструментальной техники и технологий МГТУ им.

Н.Э Баумана. Метод7защищен патентом РФ № 2044606, в котором сформулирована идеяиспользования метода ДР как способа поверхностного упрочнения.Метод ДР относится к способам лезвийно-деформирующей обработкии позволяет без отделения стружки формировать на поверхности деталимакрорельеф из чередующихся выступов и впадин. Метод реализуется поразличным кинематическим схемам обработки, включающим точение,строгание и фрезерование, на станках соответствующих групп.