Диссертация (Разработка и исследование способа деформационного упрочнения поверхностей деталей методом деформирующего резания), страница 16

4.12. Распределение микротвердости по ширине ребра, образец 1128φ = 65°; φ1 = 63°; α = 3°; α = 3°; λ = 54°; γ = 47°;t = 0,75 мм; Sо = 0,4 мм/об; υ = 1,26 м/с.HV 3800,1ОснованиеСталь 30ХГСА360Средняя часть340Ряд под вершиной320Вершина300Аппроксимация.Основание280Аппроксимация.Средняя часть260Аппроксимация.Под вершинойАппроксимация.Вершина2400100200300400Расстояние от прирезцового края ребра, мкмРис. 4.13. Распределение микротвердости по ширине ребра, образец 2φ = 68°; φ1 = 60°; α = 3°; α = 3°; λ = 54°; γ = 47°;t = 0,75 мм; Sо = 0,4 мм/об; υ = 1,26 м/с.HV3800,1ОснованиеСталь 30ХГСА360Средняя часть340Ряд под вершиной320ВершинаАппроксимация.ОснованиеАппроксимация.Средняя частьАппроксимация.Под вершинойАппроксимация.Вершина3002802602400100200300400Расстояние от прирезцового края ребра, мкмРис. 4.14.

Распределение микротвердости по ширине ребра, образец 31294.3. Влияние режимов деформирующего резания на твердостьмакрорельефаДля определения влияния скорости резания на микротвердостьформируемого ребра было изготовлено четыре образца из стали 30ХГСА.Геометрические параметры инструмента, глубина резания и подача неизменялись. Параметры инструмента и режимы резания приведены вТаблице 18.Таблица 18.Геометрические параметры инструмента для ДР и режимы резания,используемые при изготовлении образцовОбра-Марказецсталиt,Sо,мм мм/об м/с1234υ0 ,αα1γλεφφ13°3°47°54°52°38°90°0,430ХГСА0,50,40,81,261,6Режущий инструмент с углами равными φ = 38°, φ1 = 90° формируетмакрорельеф в виде вертикальных ребер с зазорами (Рис.

4.15). Даннаяформа макрорельефа выбрана, чтобы исключить влияние дополнительногосжатия ребер на результаты эксперимента. При измерении микротвердостиотпечатки наносились рядами перпендикулярно боковой стороне ребра.Нумерация рядов осуществляется от основания ребра.Численные значения микротвердости приведены в Таблицах 38 – 41приложения П.2.3. Для сравнения микротвердости образцов макрорельефарассчитывалось среднее значение микротвердости по точкам, лежащим всредней части ребра на расстоянии от 50 до 200 мкм от прирезцового краяребра (Таблица 19).

Зависимость средних значений микротвердости отскорости резания υ0 показана на Рис. 4.16. Из анализа данных следует, что сповышением скорости резания от 0,4 м/с до 1,6 м/с среднее значение130Прирезцовая сторонаГраница вершинРяд 5Ряд 40,13 ммРяд 20,53 ммРяд 30,24 ммРяд 10,4 ммРис. 4.15. Расположение отпечатков при измерении микротвердости. Сталь30ХГСА. Образец 3 (υ0 = 1,26 м/с)Таблица 19.Средние значения микротвердости образцовИзмерения микротвердости HV 0,1Ср. знач.№υ0, м/сОбразец 10,4321 294 277 288 292 262 281 283 274Образец 20,8289 283 317Образец 31,26327 320 311 312 280 315Образец 41,6314 312 315 314 3131234–5–6––789HV 0,1286–––296–––311–––314131φ = 38°, φ1 = 90°, α = 3°, α = 3°, γ = 47°, λ = 54°;t = 0,5 мм, S0 = 0,4 мм/об.HV 4400,1Ср.

знач.HV 0,1Сталь 30ХГСА420400380360340320300280260υ0, м/с24000,20,40,60,811,21,41,61,8Рис. 4.16. Изменение микротвердости при варьировании скорости резаниямикротвердости повысилось от 287 до 314 HV 0,1, что соответствуетдополнительному увеличению твердости на 9 %.Такой характер изменения твердости объясняется сокращениемвремени термического разупрочнения материала при увеличении скоростирезания, а также влиянием скорости деформации на свойства материала.Температура в зоне ДР не достигает точек фазовых превращений, поэтому невозникает закалочных структур. При этом время воздействия температурыслишком мало, чтобы разупрочнить материал.Дляопределениявлиянияглубинырезанияиподачинамикротвердость материала макрорельефа, полученного на стали марки30ХГСА, использовался инструмент из твердого сплава марки Т14К8 сглавным углом в плане φ = 68° и вспомогательном углом в плане φ1 = 60°. Вэтом случае был получен макрорельеф с плотной структурой.

При егосоздании формируемое ребро сжимается между режущим инструментом ипредыдущим ребром. Это препятствует отделению ребра от поверхностизаготовки при больших глубинах резания, чем при формированиимакрорельефа с зазорами. Таким образом, при формировании макрорельефа132без зазоров параметры глубины резания и подачи могут варьироваться вболее широких пределах. Это позволило увеличить глубину резания до 3,5мм на стали 30ХГСА.Результаты измерения микротвердости при варьировании глубинырезания и подачи приведены в Таблице 20. По результатам полученныхданных построена сравнительная диаграмма (Рис.

4.17).Таблица 20.Геометрические параметры инструмента для ДР и режимы резания,используемые при изготовлении образцовφ = 68°, φ1 = 60°, α = 3°, α1 = 3°,Режущий инструментγ = 47°, λ = 54°t, мм0,752...2,50,753,5...3,725So, мм/об0,20,20,40,4υ0, м/с0,870,870,870,87Положение отпечаткаЗначение микротвердости HV 0,1Прирезцовая зона у основания ребра376394293355Средняя зона у основания ребра326427295393Тыльная зона у основания ребра327415335379Прирезцовая зона у вершины ребра294336345298Средняя зона у вершины ребра301347302284Тыльная зона у вершины ребра284336305300В результате анализа данных можно отметить, что повышениюмикротвердости макрорельефа способствует увеличение глубины резания t иуменьшение подачи So.

При глубине резания t = 0,75 мм и подачеSo = 0,2 мм/об микротвердость в средней зоне у основания ребра составляет326 HV 0,1,априподаче295 HV 0,1.ВсреднейзонеSo = 0,4 мм/обувершинымикротвердостьребраприсоставляетSo = 0,2 мм/обмикротвердость составляет 301 HV 0,1, при So = 0,4 мм/об микротвердостьсоставляет 302 HV 0,1. Было установлено, что максимальная микротвердостьпо ширине ребра на стали 30ХГСА наблюдается в прирезцовой зоне и133снижается по направлению к тыльной стороне ребра. Снижение подачиприводит к пропорциональному уменьшению толщины подрезаемого слоя итолщины формируемого ребра, что приводит к увеличению микротвердости.Сталь 30ХГСАφ=68º; λ=54°; γ=47°; φ1=60°; α=3°; α1=3°υ0 = 0,87 м/сHV 0,1450400350300394376326327427 415393336347336301294 284335 345302 305293295379355300298284250200150100501 2 3 4 5 61 2 3 4 5 61 2 3 4 5 61 2 3 4 5 60t = 0,75 ммt = 2..2,5 ммSo = 0,2 мм/обSo = 0,2 мм/об1 Прирезцовая зона у основания ребра3 Тыльная зона у основания ребра5 Средняя зона у вершины ребраt = 0,75 ммt = 3.5..3,725 ммSo = 0,4 мм/обSo = 0,4 мм/об2 Средняя зона у основания ребра4 Прирезцовая зона у вершины ребра6 Тыльная зона у вершины ребраРис.

4.17. Микротвердость при разных глубинах резания и подачиАнализ изменения микротвердости при изменении глубины резанияпоказал, что повышение глубины резания от 0,75 мм до 2 мм при подачеSo = 0,2 мм/об привело к увеличению микротвердости с 326 HV 0,1 до427 HV 0,1 в средней зоне у основания ребра и с 301 HV 0,1 до 347 HV 0,1 увершины ребра.Повышение глубины резания от 0,75 мм до 3,5 мм при подачеSo = 0,4 мм/об привело к тому, что микротвердость в средней зоне уоснования ребра увеличила с 292 HV 0,1 до 393 HV 0,1, а в средней зоне увершины микротвердость снизилась с 302 HV 0,1 до 294 HV 0,1.Из полученных результатов следует, что изменение глубины резанияи подачи оказывает большее влияние на микротвердость в основании ребра,чем на микротвердость вершины ребра. Данная закономерность объясняется134более сложным деформированным состоянием материала в основанииформируемогоребра,котороезаключаетсявсочетаниисдвиговыхдеформаций, вызываемых работой режущей кромки, и деформаций,вызываемых поворотом ребра вокруг своего основания.В результате дляполучениярабочей поверхностидетали смаксимальным упрочнением желательно назначать максимальные глубинырезания и минимальные значения подачи с последующим удалением частимакрорельефа от вершины к основанию, формируя наружную поверхностьдетали с повышенной твердостью.4.4.

Особенности распределения микротвердости в упрочненноммакрорельефе на стали 12Х18Н10ТДлявыявленияособенностейформированияупрочненногомакрорельефа на незакаливаемых сталях проведена серия экспериментов поизмерению микротвердости на образцах из стали марки 12Х18Н10Т.

Сталь12Х18Н10Т и аналогичные ей по свойствам стали 12Х18Н9Т, 08Х18Н10Т,относятся к аустенитным сталям, которые не упрочняются традиционнымиметодами термической обработки ввиду недостаточного содержания в нихуглерода. Данная сталь имеет высокую пластичность, ее относительноеудлинение при разрыве δ5 равно 40 % [70]. Сталь 12Х18Н10Т сохраняет своюструктуру и свойства в широком диапазоне температур, отличаетсякоррозионной стойкостью и жаростойкостью и, благодаря этому, широкоприменяется в химических, теплоэнергетических и атомных установках [92].Дляполучениямакрорельефанасталимарки12Х18Н10Тиспользовался инструмент с режущей частью из твердого сплава Т14К8.Упрочненный макрорельеф создавался на наружной поверхности детали типавал на следующих режимах, глубина резания составляла tp = 1,5 мм, подачаSo изменялась от 0,2 до 0,4 мм/об с шагом 0,05 мм/об.

Скорость резания υ0составляла 0,84 м/с Характеристики образцов с упрочненной поверхностью ирежимы резания представлены в Таблице 21.135Таблица 21.Геометрические параметры инструмента для ДР и режимы резанияНомерМаркаупрочненнойсталиповерхности12312Х18Н10Т45t,ммSo,мм/об1,50,20,250,30,350,4υ0 ,м/сГеометрическиепараметры инструментадля ДР0,84φ=68°, φ1=60°, α=3°,α1=3°,λ=54°, γ=47°Микротвердость материала ребра измерялась в девяти характерныхточках ребра, обозначенных на схеме (Рис.

4.18). Положение точеквыбиралось так, чтобы можно было оценить изменение микротвердости повысоте и ширине ребра. Точки 1, 4 и 7 расположены в прирезцовой зонеребра, на которую оказывает силовое воздействие передняя поверхностьинструмента. Точки 2, 5 и 8 располагаются на одинаковом расстоянии отприрезцовой и тыльной стороны ребра. Точки 3,8 и 9 располагаются вблизитыльной стороны ребра, то есть стороны ребра не контактирующей спередней поверхностью инструмента. Измерение для каждой точки ребраповторялось десять раз на разных ребрах одного образца, после чегорассчитывалось среднее значение микротвердости для соответствующейхарактерной точки.

Измерение исходной микротвердости проводили вколичестве десяти раз с фиксированием ее среднего значения. Результатыизмерений представлены в Таблицах 42 – 46 приложения П.2.4.Изменение микротвердости в зависимости от подачи при равенствегеометрических параметров инструмента и режимов резания показано наРис. 4.19 – Рис. 4.21. Микротвердость материала в основании ребраизменятся от 317 HV 0,1 до 383 HV 0,1, в середине ребра от 317 HV 0,1 до364 HV 0,1, у вершины ребра от 330 HV 0,1 до 353 HV 0,1.