Диссертация (1143852), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Однако, главным недостатком в таком случае из-зарезкой границы между металлом и покрытием могут стать растрескивание,фрагментация и отслойка частиц на стадии эксплуатации. Возможно такжеформирование остаточных растягивающих напряжений, которые, в своюочередь, приводят к снижению прочности. Ухудшение микрогеометрии, в своюочередь, требует последующей механической обработки [2]. Проведенныйсравнительный анализ всех существующих на данный момент методовфизического изменения структуры в поверхностном слое металла позволилвыделить два основных вида: температурное и деформационное.35Температурные способы воздействия разделяются на два основныхподвида – нагрев и криогенное воздействие.При реализации метода нагрева в основном применяют лазеры сиспользованием тепловых потоков с различными плотностями мощности искоростямиобразованияперемещенияперемещениямаксимальногоизлучателяпучкалазера.значениядаетУстановленнаямикротвердостивозможностьзависимостьотскоростиобеспечитьзаданныехарактеристики качества поверхности, но из-за резкого увеличения скоростиохлаждения поверхности, подверженной обработке вследствие уменьшенияобъемаметаллавзонеконтакта,происходитувеличениестепенинеравномерного образования оксидной пленки, что ведет к оплавлениюрежущего клина инструмента из-за неравномерных нагрузок (Рисунок 1.10)[29].Рисунок 1.10 – Разрушение режущего инструмента вследствие оплавленияОсобенность низкотемпературного воздействия заключается в подготовкеповерхности жидким азотом, который нейтрализует образование оксиднойпленки и приводит к охрупчиванию зоны воздействия поверхности металла.Вследствие образования твердого раствора титана в приповерхностном слоезаготовки, а также образования мелкодисперсных нитридов титана дальнейшаяобработка должна производиться на высокоточных станках с применением36твердосплавных пластин.
Так как в условиях резания температура в зонестружкообразования принимает критические значения, то инструмент иобрабатываемаяповерхностьподверженытемпературному«удару»,выкрашиванию частиц твердого сплава (Рисунок 1.11), что ведет к тактовымрежимам работы и возрастанию автоколебаний [29, 90].Рисунок 1.11 – Разрушение режущего инструмента вследствие теплового удараСпособыповерхностно-пластическогодеформирования,такиекакнакатывание, алмазное выглаживание, дорнование, дробеструйная обработка,ультразвуковая обработка, чеканка, галтовка и другие, можно разделить наотделочную,отделочно-упрочняющуюиупрочняющуюобработкувзависимости от того, как соотносятся друг с другом контактное давление ипределы текучести материала. Инженер-технолог обеспечивает необходимуюглубину внедрения индентора в обрабатываемую поверхность посредствомизменения давления.
Выбор поверхности происходит с учетом высотыисходной шероховатости и определения возможных очагов деформации (ОД).Преимущество ППД методов заключается в том, что пластичное передвижениеметалла обеспечивает заполнение впадин и, тем самым, увеличивает длинуопоры. Радиус скругления образовавшихся неровностей наиболее выражен вданном методе воздействия. За счет этого снижаются как период приработки,37так и износ поверхностей как инструмента, так и заготовки (Рисунок 1.12). В тожевремя,недостатоккроетсявтом,чтоневозможноисправитьмакроотклонения ввиду упругого контакта инструмента и заготовки; объемдетали остается неизменным. Деформирование поверхности приводит к тому,что формируется упрочненный слой с повышенной микротвердостью в зоненаклепа и остаточными сжимающими напряжениями.Комбинированные методыповерхностипредполагаюттехнологического обеспеченияиспользованиекачестваповерхностно-пластическогодеформирования на завершающей стадии процесса обработки [1, 2, 4, 7, 8].Рисунок 1.12 – Изменение задней поверхности лезвийного инструмента по параметру ℎи , где:1 – метод предварительного пластического деформирования; 2 – метод электроконтактногонагрева; 3 – низкотемпературный метод; 4 – традиционный процесс механической обработкиПредварительноелокальноепластическоедеформирование–этоизменение физико-механических свойств металла на основе использованияинструмента высокой твердости в предварительно обозначенной областиобрабатываемой поверхности [12].Давление происходит только в зоне контакта; оно определяетсяразмерами ролика и шарика.
Предварительная обкатка осуществляется натокарныхстанкахпозаранееустановленнойтраектории.Давление38осуществляется двумя способами: через пружину или гидростатическимспособом. В результате плотность дефектов кристаллического строения в зонедеформации увеличивается, происходит дробление блоков и разворот зеренсогласно направлению деформации. Все это приводит в конечном счете кповышению твердости и прочности поверхностного слоя с возникновениемостаточных напряжений сжатия.Однимизнаиболеепредпочтительныхспособовповышениямеханической обрабатываемости титана и титановых сплавов, увеличенияресурса и износостойкости инструмента, представляется использование методапредварительного локального пластического деформирования.
Особенностьюданного метода является появление в локальной зоне обрабатываемогоматериалафизико-механическихизменений,протекающихвследствиепластического деформирования. Локальное пластическое деформирование(ЛПД) при определенных соблюденных условиях позволяет достичь измененийв деформации металла при резании. ЛПД отличается тем, что в процессеобработки можно применять периодические изменения условий резания иматериал будет оставаться неизменным; в статическом методе, например,изменяются физико-механические свойства поверхности.Зоналокальноговоздействия,приобретаяизмененноесостояние,эффектом домино приводит к незамедлительным изменениям в зоне припуска.Локальная неоднородность, создаваемая по специально заданной траекторииеще на этапе подготовки, оказывает прямое влияние на параметры процессаобработки.В процессе обработки зона локального воздействия, находясь визмененном состоянии по сравнению с основным металлом, приводит кмгновенному изменению напряженно-деформированного состояния в зонеприпуска.
На реологические параметры процесса механической обработкиоказывает влияние локальная измененность структуры, которая создается вобласти предполагаемого припуска срезаемого слоя материала на внешнейповерхности заготовки по специально заданной траектории точкой, которая на39этапе подготовки формируется частотой вращения заготовки и подачейустройства для создания ЛПД.Рисунок 1.13 – Зависимость шероховатости поверхности от жесткости системыКонструктивные и геометрические изменения режущего инструмента атак же жесткость системы (Рисунок 1.13) являются главным фактором,обеспечивающим стабильную обработку высокоответственных деталей вподсистеме«инструмент».Рассеивающаяспособностьподсистемы«инструмент» обеспечивается за счет внедрения дополнительных устройств,гасящихвибрациивконструкцииинструмента(этомогутбытьвиброустойчивые резцы, обладающие виброгасящей фаской, пружинные, атакже клеесборные резцы).Сюда можно также отнести введение в конструкцию специальныхустройств, отвечающих за деформацию, например, электрогидравлическихдемпферов.
В этом случае энергия колебаний сводится к нулю в связи с сухимтрением, демпфированием электромагнитного свойства.1.4Обзорлитературныхисточников,нормативно-техническойдокументации, постановка цели и задач исследованияВ результате проведенного литературного анализа, связанного с важнымвопросом по обеспечению требуемых показателей качества изделия при40механической обработке высокоответственных и прецизионных поверхностейдеталей из титаносодержащих материалов было установлено, что:– надежностьистабильностьсигналаизлучающихэлементоввгидроакустических антенных комплексах, работающих в условиях агрессивнойсреды и повышенного гидростатического давления, можно обеспечить за счетухода от операции шлифования в технологическом процессе изготовлениядетали «опора»;– в технологическом процессе изготовления деталей из титановыхсплавов шлифовальная операция, производимая абразивным инструментом,оказывает негативное влияние на качество поверхностного слоя изделия,приводя к шаржированию поверхности, ведет к зарождению остаточныхвнутренних напряжений, что отрицательно сказывается на длине волны иуровне проходимости сигнала, и приводит к снижению усталостной прочностиобработанной поверхности детали;– заданные показатели качества и точности формы поверхности детали«опора» при изготовлении необходимо обеспечивать на этапе лезвийнойобработки, на которую оказывает влияние устойчивость технологическойсистемы к динамическим нагрузкам;– ТСМОприводящейдеталик«опора»развитиюявляетсяпотенциальноавтоколебательногопроцессанеустойчивой,прилезвийнойобработке, что образовывает у детали волнистую поверхность или поверхностьснаклепом,повышаетвнутренниеостаточныенапряжения,снижаетточностные и геометрические показатели обработки, повышает шероховатостьповерхности по параметру ;– на этапе изготовления детали «опора» процесс механической обработкисопровождается вынужденными автоколебаниями в диапазоне средних ивысоких частот, вследствие чего, с точки зрения динамической устойчивоститехнологического процесса, слабым звеном можно считать подсистему«инструмент – заготовка»;41– в условиях современного машиностроительного производства дляповышения стабильности процесса механической обработки применяютсяразличные демпфирующие и виброгасящие механизмы, основанные наразнообразных принципах действия;– методы криогенного влияния, контактного электронагрева, имеютнеравномерностьраспределениявоздействиянаповерхностномслоеобрабатываемого изделия, по этой причине не могут осуществляться на стадияхчистовой механической операции, а также отсутствует возможность адаптациина оборудовании с числовым программным управлением, результатом чегослужит снижение качественных показателей поверхностного слоя детали типа«тел вращения»;– однимизнаиболееперспективныхметодов,обеспечивающихстабильность технологической подсистемы «инструмент–заготовка» на этапахлезвийнойобработки,являетсяпредварительноепластическоедеформирование, создающее структуру с измененными физико-механическимисвойствами в локальной области обрабатываемого металла на глубину, непревышающую снимаемый припуск.Цельработызаключаетсявразработкенаучнообоснованноготехнологического процесса изготовления прецизионных поверхностей деталейтипа «тел вращения» из титановых сплавов, обеспечивающего заданныепоказатели шероховатости поверхности и параметров формы созданиемлокальных неоднородных структур предварительным деформированием наобрабатываемой поверхности.Для достижения цели необходимо:•провести анализ и обобщение теоретических и экспериментальныхданных, приведенных в литературных источниках по теме исследования;•разработать способ технологического обеспечения геометрическихпараметровформыикачествапрецизионныхповерхностейприизготовлении деталей типа «тел вращения» посредством подготовкиповерхностипредварительнымлокальнымпластическим42деформированием в зоне снимаемого припуска по заданной траектории споследующими этапами механической обработки;•разработать устройство предварительного локального пластическоговоздействия для создания в зоне срезаемого припуска структуры сизмененными механическими свойствами, отличными от основногоматериала;•определить влияние параметров создаваемой измененной структуры натехнологическое обеспечение качественных и точностных характеристикповерхности типовых деталей на примере детали «опора»;•определить влияние вибрационной активности подсистемы «инструментзаготовка» на геометрические и физико-механические параметрыобрабатываемой поверхности детали «опора» из титаносодержащихсплавов;•разработатьматематическуюмодельтехнологическойсистемы,учитывающую параметры созданной измененной структуры посредствомпредварительного локального пластического деформирования в процессеизготовления прецизионной поверхности деталей типа «тел вращения» изтруднообрабатываемых высокопластичных титановых сплавов;•предложитьпрактическиесоздаваемойизмененнойрекомендацииструктуры,повыборупозволяющихпараметровдинамическистабилизировать процесс механической обработки на чистовом этапеобработкилезвийныминструментом,обеспечиваятребуемыегеометрические и физико-механические параметры поверхности детали«опора».43ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА И ТОЧНОСТИПРЕЦИЗИОННЫХПОВЕРХНОСТЕЙДЕТАЛЕЙТИПА«ТЕЛВРАЩЕНИЯ» НА ОСНОВЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИПОВЕРХНОСТИЛОКАЛЬНЫМПЛАСТИЧЕСКИМДЕФОРМИРОВАНИЕМЗадачиувеличениятруднообрабатываемыхэффективностиматериаловнамеханическойметаллорежущихобработкистанкахрассматривались в работах Б.П.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
