- •Конспект лекций по дисциплине «Поверхностные физико-химические процессы»
- •Мариуполь - 2012 .
- •Введение
- •1. Выбор и технологическое обеспечение параметров поверхностного слоя деталей машин для заданных эксплуатационных свойств
- •Износ и испытания на износостойкость
- •3. Основные виды износа.
- •4. Упрочняющие фазы.
- •Интерметаллиды.
- •Упрочняющие фазы металлоидного типа.
- •Карбиды.
- •Принципы карбидообразования.
- •Бориды.
- •Нитриды.
- •Оксиды.
- •5. Факторы, определяющие качество поверхностного слоя.
- •5.1. Физическое состояние поверхности материала.
- •Геометрия неровностей поверхностного слоя.
- •5.3. Напряжённость поверхностного слоя.
- •6. Общая характеристика технологических методов обеспечения заданных параметров поверхностного слоя
- •Классификация технологических методов обработки поверхностного слоя деталей машин.
- •7. Упрочнение поверхностным пластическим деформированием
- •8. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез.
- •9. Теоретические основы химико-термической обработки.
- •10. Цементация
- •11. Азотирование.
- •12. Цианирование и нитроцементация.
- •13. Диффузионная металлизация
- •Алитирование
- •Силицирование
- •Хромирование
- •Борирование
- •Титанирование
- •Факторы, определяющие качество поверхностного слоя.
- •Теоретические основы химико-термической обработки.
7. Упрочнение поверхностным пластическим деформированием
Существует много методов упрочнения поверхностным деформированием, основанных на статическом и динамическом воздействиях на поверхностный слой, вызывающих в нем пластическую деформацию. В процессе упрочнения поверхностного слоя (без значительного его разогрева при механическом воздействии) обычно не происходят химические превращения, а имеет место дробление и изменение ориентации блоков и зерен, увеличение числа дефектов субструктуры.
Поверхностное упрочнение — одно из старейших технологических направлений повышения сопротивления усталости деталей, нашедшее широкое применение во многих отраслях машиностроения. Большие заслуги в разработке и развитии этого направления принадлежат И. В. Кудрявцеву, И. А. Одингу, С. В. Серенсену и другим ученым.
Выбор метода упрочнения предопределяется прежде всего видом материала, формой и размерами детали.
Обработка дробью применяется для упрочнения деталей небольших размеров, сложной конфигурации или с малой жесткостью (шестерни, пружины, рессоры и др.). Глубина наклепа при обдувке дробью не превышает 0,8 мм. Дробеструйная обработка ухудшает исходную шероховатость поверхности детали. Режим обработки определяется скоростью дроби, расходом ее за единицу времени и продолжительностью обдува. Дробеструйной обработке могут подвергаться заготовки из сталей, чугуна и сплавов различной твердости.
Совмещенное поверхностное пластическое деформирование (гидравлическое и пневматическое деформирование дробью). Упрочнение поверхностного слоя гидравлическим и пневматическим деформированием производят стальными шариками с эмульсией или трансформаторным маслом на специальных насосных установках (рис. 7.1).
1 – насос;
2 – камера;
3 - обрабатываемые лопатки;
4 – сопла;
5 – бак.
Рис.7.1 - Схема гидродробеструйной установки
Лопатки, закрепленные замками в переходниках, совершают вращательное (20 мин-1) и возвратно-поступательное (20 ... 50 мм/мин) движения относительно сопел. Сопла расположены на дне камеры на расстоянии 200 ... 250 мм от оси вращения лопаток. При подаче воздуха из воздухопровода под давлением 105 Па (в пневмогидродробеструйных установках) или смазочно-охлаждающей жидкости (в гидродробеструйных установках) в соплах создается разрежение; стальные шарики вместе с маслом или эмульсией засасываются в сопло через заборные окна и под давлением подаются на обрабатываемую заготовку.
Удары дробинок воспринимаются поверхностным слоем детали через жидкостную пленку, способствующую более равномерному распределению ударной нагрузки на поверхность, чем при обработке сухими шариками. Одновременно жидкость оказывает охлаждающее действие, снижая температуру поверхностного слоя обрабатываемой заготовки, которая при упрочнении сухими шариками достигает 600 °С.
В гидродробеструйной установке (см. рис. 7.1.) камера 2, в которой находятся обрабатываемые лопатки 3, разделена на две полости сеткой, пропускающей из верхней полости в нижнюю полость жидкость и изношенные стальные шарики, свободно сливаемые через окно в бак 5. Отфильтрованная от изношенных шариков жидкость насосом 1 подается к соплам 4. Расход шариков через каждое сопло равен 24 кг/мин, а масла — 40 л/мин при давлении 2 • 103 Па. Давление и время обработки устанавливают в зависимости от материала и размера детали. Время обработки лопаток в зависимости от их размеров 8 ... 22 мин. В гидродробеструйных установках обрабатывается одновременно по 5 ... 30 шт. малогабаритных лопаток каждую лопатку тремя—шестью соплами) за 15 ... 30 мин. Крупногабаритные лопатки упрочняют по 1 шт. с помощью 15 сопел за 40 ... 45 мин. После гидравлического поверхностного деформирования кромки пера лопатки вследствие наличия мелких местных повреждений необходимо зачищать вручную. 171-176 с.[1].