Диссертация (Разработка и исследование способа деформационного упрочнения поверхностей деталей методом деформирующего резания), страница 2

Отличиережущей части инструмента для ДР заключается в наличии деформирующейкромки, исключающей процесс резания на ней, вместо вспомогательнойрежущей кромки. Передний угол на деформирующей кромке имеетзначительные отрицательные значения, что препятствует отделению стружкиот заготовки. Режущая кромка разделяет припуск заготовки на слои, которыескользят по передней поверхности инструмента и перегибаются черездеформирующую кромку. Подрезаемые слои обрабатываемого материалаобразуют на наружной поверхности детали совокупность чередующихсяребер, которую называют оребрением.

Полученные ребра, по сути, являютсяне отделившейся от заготовки стружкой. Материал подрезаемого слоя приформировании ребра претерпевает значительные пластические деформации,характерные для стружки при обработке резанием, и упрочняется. Такимобразом, получаемое методом ДР оребрение можно рассматривать какупрочненный поверхностный слой с толщиной равной высоте получаемыхребер.Эффектповышениятвердостиформируемогомакрорельефаобосновывает использование метода ДР как способа создания упрочненногоповерхностного слоя на поверхности детали методом механическойобработки с использованием лезвийно-деформирующего инструмента.Преимуществами формирования упрочненного слоя методом ДРперед методами ППД является отсутствие падения твердости по глубинеупрочненного слоя, использование простого по конструкции инструмента иуниверсального оборудования.

По производительности метод ДР сопоставимс однопроходным накатыванием и алмазным выглаживанием и превосходит8многопроходную обработку этими методами. Данные преимущества методаДР делают актуальным его применение на практике для повышениятвердости поверхностей деталей.Для использования метода ДР при формировании упрочненного слояактуальнойзадачейявляетсяразработкаматематическоймодели,позволяющей производить расчет твердости и глубины получаемогоупрочненного слоя, а также обоснованно подходить к выбору режимов ДР игеометрических параметров инструмента.Цель и задачи работы.

Целью работы является повышениеэксплуатационных характеристик деталей трения путем деформационногоупрочнения их поверхностного слоя с использованием деформирующегорезания.Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: выполнить обзор методов деформационного упрочнения наружныхповерхностей деталей, провестианализметодаДРкакспособаформированиядеформационноупрочненного макрорельефа на поверхности детали, разработать расчетную методику определения твердости упрочненногомакрорельефа, получаемого методом ДР, экспериментально подтвердить результаты теоретического расчетатвердости упрочненного макрорельефа, получаемого методом ДР, исследоватьраспределениятвердостивхарактерныхзонахупрочненного макрорельефа, определить влияния геометрических параметров инструмента ирежимов ДР на твердость формируемого макрорельефа. подтвердить повышение износостойкости упрочненных поверхностей,созданных методом ДР, разработатьрекомендациипопредлагаемого способа упрочнения.практическомуиспользованию9Методы исследования и достоверность.

Для решения поставленныхзадач в работе использовались теоретические и экспериментальные методыисследования.Построениетеоретическоймоделирасчетатвердостиматериала макрорельефа, формируемого методом ДР, осуществлялось сиспользованием метода пластического течения, разработанного профессоромА.Л.Воронцовым.инструментагеометрии.ДРМатематическоевыполнялосьРезультатыфундаментальныхнаописаниеосноветеоретическихосновахтеориигеометрииположенийисследованийпластичностиирежущегоаналитическойбазируютсянаподтверждаютсярезультатами исследований.Экспериментальные исследования проводились по провереннымметодикам с использованием комплекса современного измерительногооборудования в лаборатории кафедры инструментальной техники итехнологийМГТУим.Н.Э.Баумана.Впроцессеэкспериментовиспользовались современные средства сбора и обработки данных.

Измерениямикротвердости макрорельефа осуществлялись на микротвердомере моделиПМТ3, оснащенным цифровой фото-видеокамерой модели Levenhuk С510.Испытания на трение и износ проводились на машине трения Amsler A135,модернизированной с участием автора для автоматизации сбора и обработкиданных.Научная новизна. Обосновано использование деформирующегорезания для поверхностного деформационного упрочнения деталей машин.Совокупность подрезанных, пластически деформированных, регулярнорасположенных ребер, сохранивших прочную связь с обработаннойзаготовкой, образует упрочненный слой с повышенной твердостью,износостойкостью и глубиной.Наосновеположенийтеориипластичностиустановленаматематическая зависимость твердости упрочненного поверхностного слояот геометрических параметров инструмента и режимов деформирующегорезания. Доказано, что деформационное упрочнение происходит в трех10зонах: в зоне основных сдвиговых деформаций в области режущей кромки,зоне изгибных деформаций в области деформирующей кромки и зонеизгибных деформаций подрезанного слоя в его основании.

Установлено, чтоосновным параметром, влияющим на твердость упрочненного слоя, являетсявеличина накопленной деформации.Выявленызакономерностираспределениямикротвердостипотолщине упрочненного макрорельефа на сталях феррито-перлитного иаустенитного классов.Доказано, что упрочняющая обработка методом ДР позволяет достичьсопоставимое с алмазным выглаживанием повышение износостойкости прибольшей толщине упрочненного слоя и равномерном распределениитвердости по его толщине.Практическаяповерхностногозначимостьдеформационногоработы.упрочненияРазработанспособнаметодаосноведеформирующего резания, обеспечивающий равномерное распределениетвердости при повышенной глубине упрочнения.Разработанаметодикарасчета,позволяющаяпрогнозироватьпараметры упрочненного слоя.Определены геометрические параметры инструмента и режимы ДРдля получения упрочненной поверхности с заданными параметрами глубиныи твердости.Положения, выносимые на защиту.

Методика теоретическогорасчета твердости упрочненного слоя, получаемого методом ДР.Результатыэкспериментальногоисследованияраспределениямикротвердости в материале упрочненного макрорельефа, формируемогометодом ДР на сталях 30ХГСА, 38Х2МЮА, 12Х18Н10Т.Результатыоценкиизносостойкостиповерхностейтрения,упрочненных методом ДР.Практические рекомендации по поверхностному упрочнению деталейтипа вал.11Реализацияработы.Результатыработыиспользованыпривыполнении НИР «Разработка принципов целенаправленного измененияэксплуатационных свойств поверхностей деталей методами глубинногомеханического воздействия», шифр темы 1.23.09 (ТП4), НИР «Разработкатехнологий и средств технологического оснащении для обеспеченияпроизводства судового оборудовании в Северо-Западном регионе России»,шифр темы «Механизм» и в учебном процессе кафедры инструментальнойтехники и технологий при проведении занятий по дисциплине «Спецглавымеханическойифизико-техническойобработки»длястудентовспециальности 15.05.01_02 «Проектирование технологических машин икомплексов – Проектирование механообрабатывающих и инструментальныхкомплексов в машиностроении»Апробация работы.

Результаты работы были представлены иобсуждались на следующих мероприятиях: 4-я Всероссийская конференция молодых ученых и специалистов«Будущее машиностроения России», МГТУ им. Н.Э. Баумана(г. Москва, 2011 г.). 19-яНаучно-ТехническаяКонференциямолодыхученыхиспециалистов, посвященная 50-летию полета в космос Ю.А. Гагарина,ОАО РКК «Энергия», (г.

Королев, 2011 г.). Международнаямолодежнаяконференция«Инновациивмашиностроении», Юргинский технологический институт (г. Томск,2012 г.) Молодежная научно-инженерная выставка «Политехника», МГТУ им.Н.Э. Баумана (г. Москва, 2012 г.). 9-яВсероссийскаямолодежнаянаучно-инженернаявыставка«Политехника», МГТУ им. Н.Э. Баумана (г. Москва, 2014 г.). Получендипломпервойстепенивноминации«Технологияобработкиматериалов». Семинар «Прогрессивные технологии термообработки и обработкиметаллов давлением», МГТУ им. Н.Э.

Баумана (г. Москва, 2012г.).12ГЛАВА 1. РАЗРАБОТКА СПОСОБА ФОРМИРОВАНИЯПОВЕРХНОСТНОГО УПРОЧНЕННОГО МАКРОРЕЛЬЕФАМЕТОДОМ ДЕФОРМИРУЮЩЕГО РЕЗАНИЯСуществуетнаправленныхнамножествоспособовулучшениеповерхностногомеханическихиупрочнения,эксплуатационныххарактеристик поверхностного слоя деталей машин и механизмов [1-3]. Кданным способам относятся методы ППД, используемые для повышенияпрочности, твердости и износостойкости поверхностного слоя. Упрочнениеметодами ППД достигается за счет изменения дислокационной структурыматериала при его пластическом деформировании.

Аналогичный механизмупрочнения материала наблюдается при использовании метода ДР. В даннойработе исследуется возможность применения метода ДР как способаобработки альтернативного методам ППД.1.1. Механизм упрочнения металлов при пластическом деформированииЭффект упрочнения при пластическом деформировании объясняетдислокационная теория упрочнения [4, 5]. Согласно данной теории припластической деформации металлов и сплавов в их структуре возникаютразличные дефекты кристаллической решетки.