8.1. Теоретичні відомості
Стан поверхневого шару деталей має істотний вплив на експлуатаційні властивості машин. Спеціальною обробкою можна надати поверхневим шарам деталей машин особливі фізико-механічні властивості. Тому в машинобудуванні застосовують такі методи зміцнення:
- термічна обробка (об’ємне і поверхневе гартування);
- хіміко-термічна обробка (цементація, азотування, ціанування);
- дифузійна металізація (алітування, хромування);
- покриття поверхонь твердими сплавами та металами;
- металізація поверхонь (розпиленням або розплавленим металом);
- механічні методи поверхневої зміцнювальної обробки.
Одним з простих і ефективних технологічних шляхів підвищення довговічності і надійності деталей машин є зміцнення поверхневого шару металу деталі поверхневим пластичним деформуванням (ППД). В результаті ППД підвищуються твердість і міцність поверхневого шару, формуються сприятливі залишкові напруги, знижується параметр шорсткості, збільшуються радіус заокруглення вершин, відносна опорна довжина профілю тощо.
Рис.8.1 Схеми обкатування поверхонь
|
|
Рис.8.2. Схеми дорнування отворів:а – однозубий дорн; б – багатозубий дорн; в – складений дорн |
Рис.8.3 Схема відцентрової обробки поверхонь кульками |
Найбільш широко застосовують способи обкатування і розкатування кульковими і роликовими обкатниками зовнішніх і внутрішніх циліндричних, плоских і фасонних поверхонь на токарних, свердлильних, стругальних, фрезерних і інших верстатах (рис.8.1). Цими способами обробляють достатньо жорсткі деталі зі сталі чавуна і кольорових сплавів.
Якість оброблюваної поверхні при обкатуванні роликами і кульками в значній мірі визначається режимами деформування: сили обкатування (чи тиску на ролик і кульку), подачі, швидкості, числа робочих ходів і наявності мастильно-охолоджувальної рідини. До обкатування і розкатування заготовки обробляють точінням, шліфуванням і іншими способами, які забезпечують точність ІТ 7…9 і шорсткість 1,6...0,2 мкм.
Внутрішні циліндричні поверхні також пластично деформують прошиванням і протягуванням прошивками та протяжками (дорнування) і кульками (рис.8.2.) на протяжних верстатах і пресах. Цими способами можна зміцнювати і фасонні поверхні, наприклад - шліци. Точність обробки поверхонь підвищується на 30…60 відсотків, суттєво зменшується шорсткість. Обов’язкова умова обробки – наявність мастильно-охолоджувальних рідин.
Широко застосовують і інші способи ППД, наприклад, відцентрове (інерційне) зміцнення, яке використовує відцентрову сила кульок 2 (роликів), що вільно сидять у радіальних отворах диска 3, який швидко обертається (рис.8.3). Кульки при обертанні диска ударяють по заготовці 1, пластично деформуючи поверхню.
У роботі здійснюємо обкатування циліндричної поверхні кульковим обкатником (рис.8.4). Різні ділянки обробляли за різну кількість робочих ходів з різними значеннями радіальної подачі.
|
|
Рис.8.4. Схема експерименту |
Рис.8.5. Схема деформації поверхні |
Потрібно звернути увагу на те, що при цьому утворюється не лише новий мікрорельєф поверхні (рис.8.5), а й змінюються розмірні параметри деталі. Одночасно відбувається зміцнення поверхневого шару деталі, яке визначається режимами обкатування – зусиллям, поздовжньою і поперечною подачею (глибиною обкатування), діаметром кульки, числом робочих ходів.
Таблиця 8.1.
№ пп |
Режими обробки |
Ступінь |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
||
1. |
Швидкість, м/хв |
|
|
|
|
2. |
Поздовжня подача, мм/об |
|
|
|
|
3. |
Радіальна подача, мм |
|
|
|
|
4. |
Зусилля обкатування, Н |
|
|
|
|
5. |
Число робочих ходів |
|
|
|
|
6. |
Твердість |
|
|
|
|
7. |
Шорсткість |
|
|
|
|
Діаметр кульки, D=…….. мм
Висновки.