6.4. Способы упрочнения металлических материалов

Упрочнение пластическим деформированием повышает поверхностную твердость и износостойкость деталей, увеличивает в несколько раз их долговечность, повышает усталостную и коррозийно-усталостную прочность. Понижение предела выносливости с увеличением глубины наклепа объясняется укрупнением блочной структуры. По мере повышения температуры, сопротивление разрушению, как правило, снижается. К параметрам, определяющим упрочнение, относятся глубина слоя, твердость, остаточная напряженность, структура и состав слоя.

Сущность способов накатывания состоит в том, что по обрабатываемой поверхности под определенным давлением катятся шары или ролики и сглаживают микронеровности предшествующей обработки. Шары (ролики) снимают и осаживают выступы и заполняют ими впадины профиля. При этом высота микронеровностей существенно уменьшается и образуется микропрофиль, отличающийся плавностью форм неровностей и их однородностью, сравнительно большим отношением шага к их высоте и большими радиусами скругления выступов и впадин.

Накатыванию подвергаются детали из разного материала, пластически деформированного в холодном состоянии (стали, чугуна, цветных металлов и сплавов). Процессы накатывания в большинстве случаев осуществляются на универсальных металлорежущих станках. Эти процессы уменьшают шероховатость от R_а6,3 мкм до R_a0,1 мкм.

При восстановлении деталей горного оборудования типа "валы" данный способ получил наибольшее применение. Процесс обкатывания изменяет геометрические размеры и свойства поверхностного слоя деталей, повышает предел выносливости и общую долговечность.

Рис.6.1. Классификация способов упрочнения методом ППД

6.5. Оборудование и приборы

6.5.1. Описание стенда, техническая характеристика, схема

Вся конструкция стенда выполнена на раме (Р) П - образной формы, на которой крепится двигатель привода суппорта (M₁), сам суппорт крепится непосредственно на валу электродвигателя (С), пусковая аппаратура электродвигателя привода суппорта.

Также на раме крепится механизм подачи (МП), приводимый в действие электродвигателем (М₂), пусковая аппаратура электродвигателя подачи.

Электродвигатель привода суппорта и его пусковая аппаратура закрыты кожухом, наружу вынесены пусковой переключатель, переключатель сети и сигнальная лампа.

Механизм подачи находится с внутренней стороны рамы (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Схема установки: 1 - трехкулачковый патрон; 2 - упрочняемая деталь; 3 - задняя бабка; 4 - станина; 5 - реверс; 6 - выключатель сети; 7 - ходовой винт; 8 - передняя бабка; 9 - упрочняющая головка

Все замеры деталей производим с помощью нутромера, либо микрометрического нутромера.

6.6. Методика проведения упрочнения

Шариковая раскатка предназначена для обработки внутренних цилиндрических и конических поверхностей.

Раскатка может выполняться на токарных или на станках для глубокого сверления.

В данном случае шариковая раскатка устанавливается в суппорт так называемого токарного станка. Скорость не оказывает заметного влияния на результаты обработки и выбирается с учетом требуемой производительности, конструктивных особенностей детали и оборудования. Обычно скорость составляет 30-150м/мин.

Значение усилия обкатывания выбирают в зависимости от цели обработки. Оптимальное усилие Р_в (Н), соответствующее максимальному пределу выносливости, определяют по формуле:

, (6.1)

где D₀ - диаметр упрочняемой поверхности детали.

При упрочняющей обработке необходимо повысить поверхностную твердость детали на 25-40%. Глубина h_H наклепанного слоя для крупных деталей должна находиться в пределах:

, (6.2)

где R_d - радиус упрочняющей поверхности детали.

Усилие R_н , обеспечивающее получение наклепанного слоя глубиной h_H, определяется по формуле:

, (6.3)

где δ_T - предел текучести материала детали;

m - поправочный коэффициент, учитывающий кривизну контактирую-щих поверхностей.

, (6.4)

где R _пр - профильный радиус шарика;

D_ш - диаметр шарика;

R - радиус профиля детали в осевом сечении; для цилиндрической поверхности R = ∞.

Подачу при обкатывании назначают не более 0,2- 0,6мм/об.

Процесс раскатки характеризуется небольшими натягами и поэтому также сопровождается незначительными изменениями размеров.

Обычно при раскатывании натяг i<0,03÷0,3мм с учетом исходной и требуемой шероховатости. Точности и диаметра обрабатываемой поверхности, а также жесткости раскатки.

При раскатке разномерность шариков не должна быть более 2мкр. Точность обработанной детали будет зависеть от ее конструкции и конструкции инструмента, режимов обработки, а также от точности размеров, формы и качества поверхности детали, полученных при обработке на предшествующем периоде. При раскатке практически достигаются параметры шероховатости обрабатываемой поверхности R_a=0.2-0,8мкр при исходных значениях этих параметров 0,8-6,Змкр. Степень уменьшения шероховатости поверхности зависит от материала, рабочего усилия натяга, подачи, исходной шероховатости, конструкции инструмента.

Смазывающе-охлаждающей жидкостью при раскатывании служат механическое масло, смесь механического масла с керосином (по 50%).

Обработку чугуна рекомендуется вести без охлаждения.