4.2.2. Явления, происходящие в поверхностном слое при ппд.

При ППД происходит искажение кристаллической решётки материала детали. Внутри кристалла зарождаются и интенсивно перемещаются дислокации. Искажение решётки происходит до определённого предела, после которого любое подведение внешней энергии приводит к образованию микротрещин и разрушению. Наиболее склонны к деформированию мартенситные стали, затем перлитные, трооститные, сорбитные. Легированные стали менее склонны к дефорормированию, чем углеродистые, что объясняется искажением решётки легирующими элементами.

В ходе ППД на поверхности детали образуется отпечаток от инструмента. Пластическая деформация определяется глубиной и диаметром отпечатка, который в значительной степени зависят от усилия:

,,

где Р – усилие, Н; - предел текучести материала детали, МПа;R– радиус инструмента, м;и1 – коэффициенты Пуассона для материалов детали и инструмента; Е и Е1 – модули упругости для материалов детали и инструмента, МПа;d– диаметр отпечатка, мм.

Степень пластической деформации определяется по формуле:

,

Многократное вдавливание инструмента в одну и ту же точку не приводит к значительному увеличению диаметра отпечатка. Так при ударных методах при числе ударов 15…20 диаметр отпечатка увеличился на 25… 55%. Ударные методы требуют приложения энергии в 1,7… 2,8 раза больше, чем статические.

4.2.3. Изменение показателей качества поверхностного слоя в зависимости от

режимов ППД. Формирование О.Н.

При ППД только незначительная часть подводимой энергии расходуется на пластическое деформирование. Основная же часть идёт на нагревание. При этом статические методы обеспечивают нагрев до 150-300 °С, при выглаживании возможны температуры 150-700 °С, ударные методы до 800-1000 °С.

Формирование О.Н. при ППД происходит под действием силового и теплового факторов. Приближённо механизм формирования выглядит так:

При воздействии инструмента на заготовку поверхностый слой под действием силы с учётом скорости и подачи оказывается растянутым (эпюра , рис. а.). Выделившаяся при деформировании и трении теплота формирует термические напряжения сжатия (эпюра, рис. а.) за счёт того, что нагретый объём металла стремится увеличиться в объёме, чему препятствуют холодные окружающие его слои. Действующие эпюрыискладываются и получается результирующая эпюра.

х, мм

а) напряжения, действующие в момент воздействия инструмента;

б) напряжения после снятия нагрузки;

- напряжения от действия силы;

- напряжения от дейтсвия температуры;

- суммарные напряжения.

Возникающие напряжения, как правило, значительно превышают предел текучести и прочности материала, в результате чего возникает пластическая деформация, которая обеспечивает формирование О.Н. после снятия нагрузки. При этом О.Н. от действия механических факторов оказываются сжимающими, т.к. растянутый микрообъём оказывается сжатым нижележащими недеформированными пластическим слоями при возвращении в прежнее состояние (эпюра рис.б.). О.Н. от действия темпертуры оказываются растягивающими за счёт того, что при остывании микрообъём стремится занять прежний объём (сжаться), чему препятствуют пластические недеформированные нижележащие слои. Влияние температуры при ППД, как правило, невелико. При назначении режимов необходимо выполнения следующего условия для обеспечения формирования сжимающих О.Н.:

,

где - предел текучести, МПа; Е – модуль упругости материала, МПа;- коэффициент объёмного температурного расширения.

Влияние подачи и радиуса инструмента на шероховатость определяется формулой:

,

где S– подача,R– радиус инструмента, К – коэффициент, учитывающий увеличение радиуса впадин после снятия нагрузки, К=2,1…2,6; Ке – коэффициен, учитывающий пластические свойства обрабатываемого материала Ке=1,3…2,1; Кр – коэффициент, учитывающий давление на контактной площадке Кр=1,1…1,2.