8.1 Технологические методы повышения качества

поверхностей деталей машин

Качество поверхностного слоя детали зависит, главным образом, от метода и режимов обработки на отделочных операциях. При определенных условиях поверхностный слой детали может быть упрочнен или ослаблен. Все зависит от конкретных требований, предъявляемых к детали в процессе эксплуатации. Свойства поверхностного слоя должны обеспечивать надежную и длительную эксплуатацию детали. Целенаправленное формирование поверхностного слоя детали с заданными свойствами является основной задачей технологии машиностроения. Качество поверхностного слоя детали формируется в основном на окончательных (финишных) этапах механической обработки. Существенное влияние на формирование поверхностного слоя с заданными механическими свойствами оказывают предшествующие операции обработки и даже заготовительные (способ получения заготовки).

Упрочнение поверхностных слоев деталей производят различными методами. Эти методы основаны на пластическом деформировании поверх-ностных слоев деталей машин. Основное назначение обработки поверхност-ным пластическим деформированием (ППД) – снижение параметра шерохо-ватости до Rа = 0,04 …0,16 мкм. Дополнительным результатом ППД является упрочнение поверхностного слоя (повышение твердости поверхностного слоя) деталей. В поверхностном слое формируются остаточные сжимающие напряжения, величина которых колеблется от 400 до 700 МПа. При упрочняющей обработке нет участков концентрации напряжений, уменьшается влияние этих напряжений на прочность деталей. Наклеп (упрочнение) оказывает благоприятное влияние на повышение предела выносливости деталей.

В настоящее время в машиностроении разработано большое количество способов обработки ППД и устройств для их реализации. Наиболее часто применяемыми способами обработки поверхностных слоев деталей пластическим деформированием являются:

дробеструйная обработка;

наклёпывание бойками (чеканка);

обкатывание поверхности детали шариками или роликами;

раскатывание отверстий (дорнование);

обработка стальными щетками;

наклеп ударяющими шарами;

алмазное выглаживание.

8.1.1 Дробеструйная обработка

Дробеструйная обработка поверхностей деталей применяется для повышения предела выносливости деталей из стали и цветных металлов, а также для упрочнения сварных швов. Наклепыванию дробеструйной обработкой подвергают: пружины, листы рессор, зубчатые колеса и т. д. (рис. 8.1).

●●●●●●●●●●●●●●●●●●●

Рис. 8.1. Схема дробеструйной обработки поверхностей деталей машин

1 – обрабатываемая деталь; 2 – дробеметное устройство; 3 – дробь.

Струя дроби с большой скоростью вылетает из специальной емкости и ударяется в поверхность обрабатываемой детали. Время воздействия дроби на поверхность детали зависит от требуемой глубины и степени наклепа. На качество поверхности детали влияют, размер дроби и скорость ее движения, а также угол атаки (угол под которым дробь соударяется с обрабатываемой поверхностью), расход дроби и продолжительность обработки. Обычно глубина наклепа при дробеструйной обработке составляет 0,5 … 1,5 мм. Исходная твердость поверхности повышается на 20 … 50 %. Срок службы пружин увеличивается в 1,5 .. 2,0 раза, зубчатых колес в − 2, 5 раза, рессор – в 10...12 раз. Шероховатость поверхности, обработанной дробью, составляет от Rа = 3,2 до Rа = 0,8 мкм, то есть происходит либо уменьшение, либо увеличение шероховатости поверхности, в зависимости от исходной шерохо-ватости поверхности детали. Дробь, применяемая при дробеструйной обра-ботки изготавливается из стали или чугуна диаметром d = 0,4 … 2,0 мм. Продолжительность обработки струей дроби обычно более 10 мин. Обработку проводят в специальных камерах с пневматическими или центробежными дробеметами.