Диссертация (Разработка и исследование способа деформационного упрочнения поверхностей деталей методом деформирующего резания), страница 18

5.5. Интенсивность изнашивания образцов из стали 30ХГСА35148Пара трения: сталь 38Х2МЮА − твердый сплав ВК8IL×10520Образец 4 (ДР φ = 62° φ1 = 66°)19Образец 5 (ДР φ = 65° φ1 = 63°)1817Образец 6 (ДР φ = 68° φ1 = 60°)161514 Приработка131211109876Схема трения: качение с проскальзыванием;5Тип контакта: цилиндр-цилиндр по линии;4Режим трения: Δυ = 0,05 м/с; pm = 426 МПа;3Режим смазывания: однократное капельное 8..10 мг;2Марка смазки: И-30А1005101520253035Время испытания, минРис.

5.6. Интенсивность изнашивания образцов из стали 38Х2МЮАТаблица 24.Интенсивность изнашивания образцов из стали марок 30ХГСА и 38Х2МЮАв паре трения с твердым сплавом марки ВК8.Интенсивность изнашиванияСреднееIl×105Время трения, минПрира-Значения, используемые приботкарасчете Ilср25значениеIlср×105510152030Образец 111,329,217,608,9410,06 10,599,28Образец 211,436,499,637,719,139,618,51Образец 311,859,208,557,238,139,908,60Образец 49,516,836,697,646,826,476,89Образец 54,276,238,006,897,038,527,33Образец 69,05–8,2811,637,367,768,76149Средняя линейная интенсивность изнашивания образцовILср×105109,2898,518,768,6087,336,8976543210Образец 1Образец 2Образец 3Образец 4Образец 5Образец 630ХГСА ДР30ХГСА ДР30ХГСА ДР38Х2МЮА ДР 38Х2МЮА ДР 38Х2МЮА ДРφ = 62° φ1 = 66° φ = 65° φ1 = 63° φ = 68° φ1 = 60° φ = 62° φ1 = 66° φ = 65° φ1 = 63° φ = 68° φ1 = 60°Рис.

5.7. Средняя интенсивность изнашивания образцовХарактерной особенностью приведенных условий трения являютсязначительные циклические нагрузки, при малой скорости проскальзывания.Такие нагрузки характерны для зубчато-цевочных механизмов и другихподобных.МетодДРпозволяетпроизводительнообрабатыватьцилиндрические поверхности. Отсюда следует, метода ДР актуален дляупрочнения цевок в зубчато-цевочных механизмах.Кроме интенсивности изнашивания важной характеристикой партрения является коэффициент трения. Коэффициент трения определяет силытрения в парах трения и, как следствие, потери энергии на их преодоление,поэтому в процессе данных испытаний измерялся коэффициент трения.Результаты измерения коэффициента трения kтр представлены в Таблице 25.Изменение коэффициента трения во время испытаний отображено надиаграммах (Рис.

5.8 и Рис. 5.9). Коэффициент трения поверхностей с150упрочненным макрорельефом на стали 30ХГСА при приработке составлял0,21. В установившемся режиме для стали 30ХГСА средний коэффициенттрения составлял от 0,17 до 0,19. Коэффициент трения упрочненныхповерхностей на образцах из стали 38Х2МЮА изменялся от 0,20 до 0,23 приприработке. Среднее значение коэффициента трения в установившемсярежиме для стали 38Х2МЮА составило 0,18.

Сравнение средних значенийкоэффициента трения приведено в Таблице 25 и на диаграмме (Рис. 5.10). Изанализа данных следует, что изменение углов φ и φ1 в рассматриваемыхпределах не влияют на коэффициент трения упрочненной поверхности.Таблица 25.Коэффициент трения образцов из стали марок 30ХГСА и 38Х2МЮА в паретрения с твердым сплавом марки ВК8Коэффициент трения kтрВремя трения, минСреднееПрира-Значения, используемые призначениеботкарасчете kтрkтр51015202530Образец 10,210,160,180,230,190,200,19Образец 20,210,160,180,180,160,180,17Образец 30,210,190,220,170,180,180,19Образец 40,230,180,180,190,170,190,18Образец 50,200,170,180,180,170,200,18Образец 60,210,180,180,180,170,180,18151Пара трения: сталь 30ХГСА − твердый сплав ВК8kтр0,300,280,260,240,220,200,180,160,140,120,100,080,060,040,020,00ПриработкаОбразец 1 (ДР φ = 62° φ1 = 66°)Образец 2 (ДР φ = 65° φ1 = 63°)Образец 3 (ДР φ = 68° φ1 = 60°)Схема трения: качение с проскальзыванием;Тип контакта: цилиндр-цилиндр по линии;Режим трения: Δυ = 0,05 м/с; pm = 431 МПа;Режим смазывания: однократное капельное 8..10 мг;Марка смазки: И-30А05101520Время испытаний, мин253035Рис.

5.8. Коэффициент трения образцов из стали 30ХГСАПара трения: сталь 38Х2МЮА − твердый сплав ВК8kтр0,300,280,260,240,220,200,180,160,140,120,100,080,060,040,020,00ПриработкаОбразец 4 (ДР φ = 62° φ1 = 66°)Образец 5 (ДР φ = 65° φ1 = 63°)Образец 6 (ДР φ = 68° φ1 = 60°)Схема трения: качение с проскальзыванием;Тип контакта: цилиндр-цилиндр по линии;Режим трения: Δυ = 0,05 м/с; pm = 426 МПа;Режим смазывания: однократное капельное 8..10 мг;Марка смазки: И-30А05101520Время испытаний, мин2530Рис. 5.9. Коэффициент трения образцов из стали 38Х2МЮА35152kтр0,200,180,190,190,170,180,180,180,160,140,120,100,080,060,040,020,00Образец 1Образец 2Образец 3Образец 4Образец 5Образец 630ХГСА ДР30ХГСА ДР30ХГСА ДР 38Х2МЮА ДР 38Х2МЮА ДР 38Х2МЮА ДРφ = 62° φ1 = 66° φ = 65° φ1 = 63° φ = 68° φ1 = 60° φ = 62° φ1 = 66° φ = 65° φ1 = 63° φ = 68° φ1 = 60°Рис.

5.10. Сравнение средних коэффициентов трения образцов из сталей30ХГСА и 38Х2МЮА в паре с твердым сплавом ВК85.2. Испытание на трение и износ поверхностей трения сдеформационноупрочненным макрорельефом на стали 08Х18Н10ТДля сравнения износа деталей с упрочненным макрорельефом идеталей с поверхностями, упрочненными методами ППД, проводилисьиспытания на трение образцов из стали 08Х18Н10Т с разными видамиобработки рабочих поверхностей (Таблица 26). Для создания упрочненнойповерхности на образце 1 использовалось алмазное выглаживание.

Наповерхности трения образца 2 был получен упрочненный макрорельеф снаклонными ребрами без зазоров.Алмазное выглаживание было проведено инструментом с радиусомалмаза rал=2,5 мм на токарно-винторезном станке модели 16Б16КА. Передалмазным выглаживанием поверхность обрабатывалась шлифованием. Силавыглаживания Pв составляла 147,15 Н при скорости выглаживания Vв равной0,83 м/с и продольной подаче инструмента Sо равной 0,05 мм/об.Для формирования упрочненного макрорельефа на образце 2 былиспользован инструмент для ДР из твердого сплава марки Т14К8 соследующими геометрическими параметрами: φ = 68°, φ1 = 60°, λ = 54°,153Таблица 26.Характеристики испытуемых поверхностей трения на стали 08Х18Н10ТОбразецD1, ммМарка сталиСпособ механическойобработкиОсобенности обработкиОбразец 1Образец 239,99039,98808Х18Н10Т08Х18Н10ТШлифование и алмазноевыглаживаниеДеформирующеерезание и шлифованиеПараметрывыглаживания:Pв = 147,15 Н;rал = 2,5 ммVв = 0,83 м/сSо = 0,05 мм/обГеометрическиепараметры инструмента:φ = 68°, φ1 = 60°, λ = 54°,γ = 47°, α = 3°, α1 = 3°Режимы резания:t = 1,5 мм; Sо = 0,4 мм/об;υ0 = 0,86 м/сγ = 48°, α = 3°, α1 = 3°.

Скорость резания υ0 составляла 0,86 м/с при подачеSо = 0,4 мм/об и глубине резания t = 1,5 мм. Данные режимы обработкиобеспечивают необходимую стабильность процесса ДР и производительноформируют макрорельеф необходимой толщины. После формированиямакрорельефа треугольные заострения на вершинах ребер были удаленышлифованием для получения цилиндрической упрочненной поверхности.Для оценки интенсивности изнашивания и коэффициента тренияупрочненных поверхностей деталей проводились испытания на трение иизнос по схеме трения «кольцо-колодка» (Рис. 5.11) на машине тренияAmsler A135. При данной схеме испытаний к образцу 1, вращающемуся спостоянной частотой n1, прижимается контртело с силой Q. Особенностьюданной схемы является полное прилегание поверхностей трения, дляобеспечения которого назначался минимально возможный допуск на диаметризготавливаемого образца равный 20 мкм (Рис.

5.12). Для сравнительныхиспытаний использовались контртела в форме колодки из закаленной сталиШХ15 твердостью 60...62 HRC (Рис. 5.13).154Рис. 5.11. Схема трения «кольцо–колодка»:1 – упрочненный образец №1 или №2; 2 – контртелоРис. 5.12. Размеры образцов из стали марки 08Х18Н10Т155Рис. 5.13. Размеры контртелаДля достижения полного прилегания поверхностей трения образца иколодки применялся следующий технологический прием. Для каждойиспытуемой пары изготовлялся притир из серого чугуна по тому же чертежу,что и испытуемый образец.

Наружные поверхности трения образца и притираобрабатывались совместно на круглошлифовальном станке модели 3А110 заодин установ, что позволило получить одинаковые диаметры рабочейповерхностей. Перед началом испытания полученный притир устанавливалсянамашинутрениявместообразца,иконтртелопредварительноприрабатывалось в паре с ним с использованием алмазной пасты марки АСМ14/10 НВМ ГОСТ 25593-83 при обильной смазке маслом И-20А. Послепредварительной приработки контртело не снималось с машины трения дотех пор, пока не завершится цикл испытания соответствующего ей образца.Предварительная приработка считалась завершенной, если, пятно контактазанимало всю рабочую поверхность контртела.

Такой прием позволяетмаксимально приблизить сопряженные размеры образца и контртела иобеспечить их плотное прилегание. Как следствие уменьшается длительностьприработки испытуемой пары трения. К недостаткам этого метода относится156то, что образующиеся продукты износа шаржируют поверхность колодки,поэтому перед началом испытаний колодка тщательно очищалась.Контртело устанавливалось в держателе на ведомом валу машинытрения.

Чтобы избежать нарушения прилегания поверхностей трения образеци контртело не снимались с машины трения до окончания испытаний. Износобразцаизмерялсявпромежуткахмеждуцикламииспытанийнепосредственно на машине трения. Для этого на машине трения былустановлен двухкоординатный стол с закрепленным на нем многооборотныминдикатором 1 МИГ-0 ГОСТ 9696-82 с ценой деления шкалы 1 мкм(Рис. 5.14). Стол снабжен микрометрическими винтами с ценой деленияшкалы равной 0,01 мм, которые позволяю регулировать положениеиндикатора в радиальном направлении относительно образца и вдольобразующей образца.