Konspekt_lektsy_tekhmash_ne_dlya_pidaras ov (769980), страница 19
Текст из файла (страница 19)
Формирование значения любогопоказателя свойств материала заготовки является случайным процессом.Поэтому неизбежные отклонения от номинальных значений необходимоограничивать допусками. Однако назначение допусков возможно лишь с учетомтех изменений, которые свойства материала претерпевают в процессеизготовления детали.16.2. Воздействие механической обработки на свойстваматериала заготовокВоздействие механической обработки на свойства материала заготовокопределяется действием сил. Теплоты и химических явлений, сопровождающихпроцесс формирования поверхностных слоев обрабатываемых поверхностейдетали.При обработке резанием под воздействием силы в поверхностном слоематериала заготовки возникают упругие и пластические деформации.Пластическое деформирование материала сопровождается его упрочнением(наклепом) и изменением его механических, физических и химических свойств.При точении степень наклепа увеличивается с ростом сил резания.
Чемуспособствуют увеличение глубины резания и подачи, переход отположительных передних углов резцов к отрицательным, большие радиусызакругления и затупление резцов. Но в то же время изменение режимовобработки, приводящее к увеличению количества теплоты в зоне резания,создает условия для отдыха материала и снятия наклепа с поверхностного слоя.Общие закономерности образования наклепа характерны для точения,фрезерования, шлифования и других механических способов обработки.Ориентировочное представление о степени и глубине наклепа при разныхспособах обработки можно получить из табл.16.1.Таблица 16.1.
Степень и глубина наклепа при разных способах обработки (по даннымЭ.В.Рыжова)Степень наклепа,Глубина наклепа,Вид обработки%мкмТочение:обычное и скоростное120—15030-50тонкое140-18020-60Фрезерование:торцовое140-18040-100цилиндрическое120-14040-80Сверление и зенкерование160-170160-200Развертывание150-200Протягивание150-20020-75Зубофрезерование и160-200120-150зубодолблениеШевингование зубьевШлифование:круглое деталей из сталей:незакаленной углеродистойнизкоуглеродистойзакаленнойплоское-До 100140-160125-13030-6020-4015016-35Интенсивность и глубина распространения наклепа зависит также от свойствматериала заготовки во взаимосвязи со скоростью резания.В процессе механической обработки в поверхностных слоях заготовкивозникают остаточные напряжения, причинами которых являются различияусловий в верхних и нижних соях материала.
Под воздействием режущегоинструмента в поверхностном слое металла происходит пластическоедеформирование. Изменения формы кристаллических зерен. Нагревповерхностного слоя до высоких температур, структурные превращения. Этиявления могут сопровождаться изменениями в поверхностном слое плотностиобъема материала, переформирование кристаллических зерен, тепловымидеформациями. Изменениям состояния поверхностного слоя препятствуютнижележащие слои материала.
В результате сложного взаимодействия явленийв поверхностных и нижележащих слоях материала возникают остаточныенапряжения противоположных знаков (растяжение и сжатие).Большое значение в формировании остаточных напряжений имеютхимический состав материала и его склонность к структурным изменениям,пластичность, твердость. Упругость, теплопроводность и др. механические ифизические свойства.Прямое воздействие на свойства материала поверхностного слоя оказываеттеплота, возникающая в зоне резания. Структурные изменения материалаповерхностного слоя под воздействием теплоты могут быть различными приразных способах обработки и приводить к дефектам (прижогам, мелкимтрещинам и т.п.).Температура в зоне резания влияет и на химический состав материалаповерхностного слоя. Если температура нагрева поверхностного слоя превыситтемпературу плавления какого-либо компонента в сплаве металла, то это можетпривести к выгоранию легирующего компонента. Нагрев поверхностного слояинтенсифицирует окислительные процессы, происходящие в нем, и приводит кизменению его химического состава.16.3.
Влияние смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ)В зависимости от состава действие СОЖ может быть: охлаждающим,смазывающим и повышающим эффективность процесса обработки.Основное назначение СОЖ – охлаждение в процессе обработки режущегоинструмента и заготовки. Снижение температуры в зоне резанияосуществляется путем непосредственного теплообмена между режущиминструментом, заготовкой и СОЖ и через уменьшение сил трения инструментапо задней и передней поверхностям о заготовку и сходящую стружку.В некоторые СОЖ добавляют поверхностно активные вещества, напримеролеиновую кислоту. Применение таких СОЖ, приводит к изменениямхимического состава поверхностного слоя заготовки.16.4.Обработка методами поверхностно-пластическогодеформирования (ППД)Методы ППД основаны на пластическом деформировании поверхностногослоя заготовки без снятия слоя материала и относятся к отделочным методамобработки, применяемым для повышения предела выносливости иизносостойкости детали.К методам ППД относят дорнирование, выглаживание, чеканку,дробеструйную обработку, накатывание (раскатывание), обработку стальнымищетками.
Все методы ППД сводятся к силовому воздействию инструмента наобрабатываемую поверхность, вследствие чего происходит смятие гребешковмикронеровностей, образование в поверхностном слое остаточных сжимающихнапряжений, повышение механических свойств материала.16.5. Воздействие на свойства материала заготовоктермической и химико-термической обработокОсновной задачей термообработки заготовок является изменение структурыи свойств их материала, направленные, чаще всего, на получение более мелкогозерна. Термической обработке подвергаются слитки, отливки, поковки, сварныесоединении, заготовки, полученные из проката, а также детали, изготовленныеиз разнообразных металлов и сплавов.Основными видами термической обработки заготовок из сталей являютсяотжиг, нормализация, закалка и отпуск.Отжиг (нагрев дол температуры выше Ас3 на 30-50о С и охлаждение соскоростью 100-200о С/ч для углеродистых сталей и 20-70о С/ч – длялегированных) заготовок из сталей проводят для снижения твердости,повышения пластичности и получения однородной мелкозернистой структуры.Нормализация сообщает стали более высокую прочность, чем отжиг, из-забольшей скорости охлаждения ( после нагрева заготовку охлаждают навоздухе).Закалка обеспечивает в заготовках из стали структуры наивысшейтвердости (после нагрева охлаждение осуществляется погружением заготовки вводу или масло, имеющих температуру 20-25о С).Отпуск обеспечивает большую пластичность материала и снятиеостаточных напряжений.
В зависимости от температуры нагрева различают тривида отпуска: низкий (при 120-250оС), средний (при 350-450оС) и высокий (при500-680о С).Комбинированную термическую обработку заготовок из конструкционныхсталей, состоящую из полной закалки и высокого отпуска называютулучшением.Получение требуемых свойств материала заготовки, подвергаемойтермообработке, зависит от его химического состава, степени его однородностии чистоты, наличия остаточных напряжений, формы и размеров заготовки,правильного выбора и соблюдения режимов термообработки.Химико-термическую обработку (ХТО) применяют для поверхностногоупрочнения и противодействия влиянию на поверхность агрессивных сред.Наибольшее распространение в машиностроении получили процессы:цементации, цианирования и азотирования.Цементация представляет собой процесс обогащения поверхностного слоя(0,5-2,2 мм) низкоуглеродистой стали углеродом.
Последующая закалкасообщает поверхностному слою высокую твердость (HRC 64…66) и вязкостьсердцевины и повышает износостойкость и усталостную прочность детали.Цементацию осуществляют в твердом или газообразном карбюризаторе притемпературе 920-1050оС. Обычно цементации подвергают не все, а лишьотдельные поверхности заготовок, поэтому нецементируемые поверхностидолжны быть изолированы. Существуют различные способы изолирования:омеднение, применение специальных обмазок, назначение припусков,удаляемых с заготовки после цементации до закалки.
В последнем случае втехнологическом процессе изготовления детали на первых этапах обрабатываютповерхности заготовки, подлежащие цементации с припуском под обработкупосле закалки. Остальные поверхности либо не обрабатывают, либообрабатывают с припуском в 1,5-2 раза превышающим заданную глубинуцементированного слоя. После цементации защитные и цементированные слоис этих поверхностей удаляют, и заготовку направляют на закалку, в результатекоторой высокую твердость приобретут только цементированные поверхности.Цианирование как и цементация повышает твердость поверхностного слоя,износостойкость и усталостную прочность. Процесс насыщения поверхностногослоя материала углеродом ведут при температуре 820-950о С с применением вкачестве карбюризатора цианистых соединений (жидких, газообразных,твердых).Цианирование обеспечивает большую износостойкость, чемцементация из-за содержания в поверхностном слоя азота.Азотирование применяют для повышения твердости, износостойкости ипредела выносливости деталей машин, изготавливаемых из легированныхсталей и чугуна.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
