- •Технологические методы повышения надёжности деталей машин
- •Общие положения
- •1.1. Пути повышения качества деталей машин
- •1.2. Качество. Надёжность. Основные понятия.
- •2. Виды разрушений деталей машин
- •2.1. Причины разрушений.
- •2.2. Износ
- •2.3. Коррозионное разрушение
- •2.4. Эрозионное разрушение.
- •2.5. Усталостные разрушения.
- •2.6. Пластические деформации и разрушения. Ползучесть. Старение
- •2.7. Классификация деталей машин по признакам надёжности и долговечности
- •3. Показатели качества поверхностного слоя деталей машин
- •3.1. Общие положения
- •3.2. Шероховатость и её влияние на эксплуатационные характеристики деталей машин
- •3.3. Параметры физико-химического состояния поверхностного слоя и их влияние на эксплуатационные характеристики деталей машин
- •3.4. Остаточные напряжения (о.Н.) и их влияние на эксплуатационные характеристики деталей машин
- •4. Технологические методы повышения надёжности деталей машин
- •4.1. Классификация технологических методов повышения
- •Надёжности деталей машин
- •4.2. Поверхностное пластическое деформирование (ппд)
- •4.2.1. Особенности и классификация методов ппд
- •4.2.2. Явления, происходящие в поверхностном слое при ппд.
- •4.2.3. Изменение показателей качества поверхностного слоя в зависимости от
- •4.2.4. Обкатывание и раскатывание шаровым инструментом.
- •4.2.4. Обработка роликовым инструментом.
- •4.2.5. Алмазное выглаживание.
- •4.2.6. Обработка с применением вибраций
- •4.2.7. Дорнование.
- •4.2.8. Виброударная обработка.
- •4.2.9. Дробеструйная обработка.
- •4.2.12. Упрочнение проволочным инструментом
- •4.3. Нанесение покрытий
- •4.3.1. Общие положения
- •4.3.2. Физико-химические методы нанесения покрытий
- •4.3.3. Пиролиз летучих соединений в потоке
- •4.3.4. Химические транспортные реакции (хтр)
- •4.3.7. Наплавка
- •4.3.9. Лакокрасочные покрытия
- •4.3.10. Напыление
- •4.3.11. Упрочнение смазками
- •4.3.12. Окунание
- •4.3.13. Эпиламирование
- •4.3.14. Электронно-лучевое испарение в вакууме
- •4.3.15. Магнетронное распыление
- •4.3.16. Вакуумно-плазменная обработка
- •4.4. Химико-термическая обработка (хто)
- •4.4.1. Цементация
- •4.4.2. Азотирование
- •4.4.3. Цианирование
- •4.4.4. Хромирование
- •4.4.5. Борирование
- •4.4.6. Фосфатирование
- •4.4.7. Алитирование
- •4.4.8. Силицирование
- •4.5. ВысокоэнергЕтические методы.
- •4.5.1. Лазерная обработка.
- •4.5.2. Ионное легирование
- •4.5.3. Упрочнение взрывом
- •4.5.4. Термопластическое упрочнение (тпу)
- •4.6. Обработка свободным абразивом
- •4.6.1. Классификация методов обработки свободным абразивом
- •4.6.2. Полирование
- •4.6.3. Объёмная вибрационная обработка (ово).
- •4.6.4. Магнитно-абразивная обработка (мао).
- •4.6.5. Центробежно-абразивная обработка (цао).
- •4.6.6. Струйная гидроабразивная обработка (сгао) или абразивно-жидкостная отделка (ажо)
- •4.6.7. Ультразвуковая обработка (узо) свободным абразивом
- •4.7. Электрофизические и электрохимические методы обработки
- •4.7.1. Электроэррозионные методы обработки
- •4.7.2. Электрохимические методы
- •4.7.3. Анодно-механическая обработка
4.6.7. Ультразвуковая обработка (узо) свободным абразивом
УЗО основана на разрушении обрабатываемого материала абразивными зёрнами под ударами инструмента, колеблющегося с ультразвуковой частотой. УЗО – разновидность механической обработки. Источником энергии служат ультразвуковые генераторы тока, выдающие частоту 16…30кГц, магнитострикционные или, реже, пьезокерамические. Инструмент получает колебания от ультразвукового преобразователя с сердечником из магнитострикционного материала (никель или сплав никеля с железом (пермендор) или сплав железа с алюминием (альфер) или ферриты…)
В сердечнике под воздействием электромагнитного поля домены разворачиваются в направлении силовых линий, что вызывает изменение размера поперечного сечение и длины сердечника с частотой колебаний тока. При совпадении частот колебания тока с собственной частотой сердечника наступает резонанс и амплитыда колебаний торца сердечника достигает 2…5 мкм. Для увеличения амплитуды на сердечнике закрепляют концентратор (волновод), позволяющий получить амплитуду А=10…60 мкм. На концентраторе крепят инстраумент – пуансон.
Заготовку размещают под пуансоном и в зону обработки поливом или под давлением подают абразивную суспензию из воды (СОЖ) и абразива. В качестве абразивного инструмента применяют карбид бора, карбид кремния, электрокорунд. Инструмент поджимают к заготовке с усилием Р = 1…60 Н. В результате ударного воздействия пуансона через абразивный иатериал происходит разрушение материала заготовки.
Движениями подачи являются: вертикальная подача инструмента при обработке отверстий и полостей, продольная подача заготовки при резании, продольная и поперечная подачи заготовки при разрезании по сложному контуру. Для управления движениями заготовки и инструмента используют системы программного упровления. Точность размеров и шероховатость поверхности деталей зависят от величины зернистости используемых абразивных материалов и соответствуют обработке шлифованием.
Данный метод используют для профилирования наружних поверхностей, гравирования, изготовления деталей сложной конфигурации. Применяют УЗО дл обработки заготовок из хрупких и твёрдых материалов: стекла, керамики, ферритов, кварца, кремния, драгоценных материалов, в том числе алмазов.
4.7. Электрофизические и электрохимические методы обработки
4.7.1. Электроэррозионные методы обработки
Этот метод предлжен в 1943 г. Советскими учёнми Б.Р. Лазаренко и Н.И. Лазаренко. Электроэррозионные методы основаны на явлении эрозии электродов из токопроводящих материалов при пропускании между ними импульсов электрического тока. Разряд между электродами происходит в газовой или жидкостной (керосин, минеральные масла) среде. В жидкостной среде электроэрозия более интенсивна. При наличии разности потенциалов в среде между электродами проскакивает искра или зажигается дуга с мгновенной плотностью тока до 8000…10000 А/мм2. В результате на поверхности заготовки-электрода температура возрастает до 10000…12000˚С. При такой температуре происходит мгновенное оплавление и испарение элементарного объёма металла и на обрабатывемой поверхности образуется лунка в результате элекрической эрозии.
Следующий импульс тока проходит там, где расстояние между электродами наименьшее, и так до тех пор, пока не будет удалён весь металл между элеродами на расстоянии, при котором возможен пробой. Для продолжения процесса электроды сближают.
Кроме теплового воздействия при электоэррозионной обработке на электрод-заготовку действуют электродинамические и элктростатические силы, а также давление жидкости вследствие кавитации. В электроэрозионном методе выделяют три разновидности:
Электроискровая обаботка.
Электроимпульсная обработка.
Электроконтактная обработка.
Электроискровая обработка основана на использовании импульсного искрового разряда между электродами, один из которых – заготовка (анод+), другой – инструмент (катод-). Источник тока – электронные, ламповые, транзисторные и триатронные генераторы. Длительность разрядов 0,01…1 мкс, частота – 50…10000 кГц, напряжение U=30…250В, сила токаI=1…100А, расстояние между электродами ≤0,1 мм, затраты на съём 1 кг металла ≈40…50 кВт·ч, производительность метода – 0,01…20 мм3/мин. Этот метод применяют для обработки твёрдых сплпавов, труднообрабатываемых материалов, Та,W,Mo; с его помощью изготавливают штампы, прсс-формы, фильеры, режущий инструмент, детали топливной аппаратуры двигателей внутреннего сгорания. Можно получать размеры с точностью до 0,002 мм при шероховатостиRa=0,63…0,16 мкм.
Инструменты – электроды изготавливают из меди, латуни, вольфрама, СЧ, Al, графитированные материалы ЭЭГ, ЭЭПГ. В качестве рабочих жидкостей при данной обработке используют керосин, диз.топливо и индустриальное масло. Э/э обработку выполняют на специальных станках 57М, СН – 145, МЭ-38(профилированный инструмент); 4531Ф3, 452Ф3, ЛЭ-501М, ОЧИК-1(непрофилированный инструмент).
Электроимпульсная обработка основана на использовании импульсных дуговых разрядов большой длительности 500…10 000 мкс в результате чего происходит дуговой разряд. Большая мощность импульсов обеспечивает высокую производительность обработки.
Эту обработку целесообразно применять для предварительной обработки штампов, турбинных лопаток, твердосплавных деталей, фасонных отверстий в деталях из нержавеющих и жаропрочных материалов.
Режимы э/и обр-ки: частота импульса 0.1…30 кГц, мощность 0.3…10 кВт, произодительность 1…300 мм3 /мин, шероховатость пов-ти 0.2…1.25 мкм; инструмент из тех же материалов, что и в э/э обработк, рабочие жидкости: индустриальное масло 12, трансформаторное масло, дизельное топливо, сила токаI= 5…50 А.
Оборудование: станки 4Б722, 4723, 4А724, 473, 4725, где используют различные системы программного управления для э/э обработки.
Электроконтактная обработка основана на локальном нагреве заготовки в месте контакта с электродом инструментом и удаление размягченного или даже расплавленного металла из зоны обработки механическим способом относительным движением инструмента и заготовки. Источником образования теплоты в зоне обработки являются импульсные дуговые разряды. Электроконтактную обработку оплавлением применяют для обработки крупных деталей машин из углеродистых и легированных сталей, чугунов, цветных металлов и сплавов, тугоплавких и специальных сплавов.
Метод электроконтактной обработки не обеспечивает высокой точности и качества поверхностного слоя, но обладает высокой проимзводительностью. Его применяют для зачистки отливок от заливов, отрезки литников и прибылей, зачистки проката из спецсплавов, чернового круглого наружнего, внутреннего и плоского шлифования корпусных деталей машин изи труднообрабатываемых сплавов, шлифования с одновременной заккалкой деталей из углеродистых сталей, прошивания отверстий.