Обработка поверхностным пластическим деформированием

При изготовлении деталей машин применяют поверхностное пластическое деформирование (ППД) – обработку давлением, при которой пластически деформируется только поверхностный слой детали (термины и определения по ГОСТ 18296). В качестве деформирующих тел (ДТ) используют ролики, шарики, дробь и т.д., которые взаимодействуют с обрабатываемой поверхностью по схемам: качения, скольжения или внедрения.

По схеме качения или скольжения ДТ прижимается к поверхности детали с фиксированной силой Р и перемещается относительно нее, соответственно, с вращением или без него. В зоне локального контакта ДТ с обрабатываемой поверхностью возникает очаг пластической деформации (далее очаг деформации – ОД), который перемещается вместе с инструментом, благодаря чему поверхностный слой детали последовательно деформируется на глубину h. Размеры ОД и интенсивность пластической деформации, возникающей в ОД, зависят от технологических факторов обработки – силы Р, формы и размеров ДТ, подачи, твердости обрабатываемого материала и др.

Характерным признаком методов ППД, основанных на схемах качения и внедрения, является стабильность формы и размеры ОД, а следовательно, и сил обработки в стационарной фазе процесса. Поэтому они относятся к методам статического ППД.

По схеме внедрения ДТ наносят удары перпендикулярно или под некоторым углом к профилю поверхности.

Многочисленные удары, осуществляемые по заданной программе или хаотично, оставляют на детали большое число локальных пластических отпечатков, которые в результате покрывают всю поверхность. Размеры ОД зависят от материала детали, размеров и формы ДТ, энергии удара по поверхности, времени обработки. Методы ППД, работающие по схеме внедрения, относятся к ударному ППД (термин по ГОСТ 18296).

Цель обработки ППД – уменьшение шероховатости поверхности (сглаживание), деформационное упрочнение и изменение структуры материала поверхностного слоя, создание в нем сжимающих остаточных напряжений (упрочняющее ППД), образование определенной макро- и (или) микрогеометрической формы (поверхностное пластическое формообразование), изменение размеров заготовки до допустимых (калибрующее ППД). Обработке ППД подвергаются детали практически любых размеров, изготовленные из стали, чугуна, цветных сплавов и других материалов, способных пластически деформироваться.

При обработке деталей все перечисленные выше изменения состояния металла зависят от метода обработки ППД.

К статическим методам относят: накатывание (упрочняющее, сглаживающее, формообразующее, калибрующее), выглаживание, калибрование (синонимы – дорнование, деформирующее протягивание), поверхностные редуцирование.

К ударным методам – обработка дробью, вибрационная ударная обработка, ударнобарабанная обработка (галтовка), импульсная обработка (чеканка), центробежно-ударная обработка, обработка механической щеткой и др. Разновидностью ударных методов ППД является ударное накатывание.

Обработка ППД является эффективным методом получения поверхностей с регулярным микрорельефом, существенно улучшающим эксплуатационные свойства поверхностей, которые во многом зависят от микрогеометрических параметров поверхности. Классификация, параметры и характеристика таких поверхностей даны в ГОСТ 24773–81.