Тема 3.4 методы упрочнения поверхностей

ПЛАН: 3.4.1 Классификация методов упрочнения 3.4.2 Термические и химико-термические методы 3.4.3 Упрочнение пластическим деформированием

3.4.1 Классификация методов упрочнения

Наибольшее влияние на эксплуатационные свойства де­талей оказывает состояние их поверхностного слоя.

Специальной обработкой можно придать поверхност­ным слоям деталей машин особые физико-механические свойства. С этой целью могут быть использованы следую­щие методы:

• методы поверхностной термической обработки [объем­ная закалка, закалка токами высокой частоты (ТВЧ)];

• химико-термические методы;

• диффузионная металлизация;

• покрытие поверхностей твердыми сплавами и метал­лами;

• металлизация распылением металла;

• пластические методы упрочняющей обработки.

3.4.2 Термические и химико-термические методы

Закалкой ТВЧ у поверхностного слоя заготовки повы­шается механическая прочность в 2,5...3,0 раза, увеличи­вается износостойкость при сохранении прочной и вязкой сердцевины детали.

Цементация - насыщение поверхностного слоя низ­коуглеродистой стали углеродом при нагревании ее в кар­бюризаторе, выдержке и последующем охлаждении. Пос­ле цементации заготовки подвергаются закалке ТВЧ и отпуску. Подобная обработка позволяет получить высо­кую износостойкость поверхностного слоя при сохране­нии вязкой сердцевины у низкоуглеродистых сталей.

Азотирование - насыщение поверхностного слоя ста­ли азотом при нагревании в газо-образном или жидком аммиаке, выдержка при достигнутой температуре и после­дующем охлаждении. У поверхностного слоя повышается твердость, износостойкость и антикоррозионные свойства.

Нитроцементация - насыщение поверхностного слоя стали углеродом и азотом с целью повышения твердости, износостойкости и предела выносливости.

Диффузионная металлизация заключается в нагрева­нии поверхности заготовки, контактирующей с металлосодержащей средой, до высокой температуры; насыщении поверхностного слоя алюминием (алитирование), хромом (хромирование), кремнием (силицирование) и другими ме­таллами; выдержке и последующем охлаждении.

С помощью плазменной металлизации (напыления) на поверхность заготовки можно нанести твердый сплав, порошковые материалы и добиться чрезвычайно высокой износостойкости поверхности детали.

3.4.3 Упрочнение пластическим деформированием

Упрочнение поверхностного слоя заготовки пласти­ческим деформированием - один из самых эффективных технологических методов повышения усталостной проч­ности детали и надежности изделий.

В результате этой обработки повышаются микротвер­дость и прочность поверхностного слоя, формируются бла­гоприятные сжимающие остаточные напряжения, снижа­ется шероховатость, увеличивается опорная длина профи­ля, повышается коррозионная стойкость поверхности и т. д.

Обработку наружных поверхностей производят обкатыванием, а внутренних - раскатыванием. Эти способы не имеют принципиальных различий, но инструменты для каждого из них имеют конструктивные особенности. Инстру­мент для наружного обкатывания (рисунок 3.34) устанавливают в резцедержатель хвостовиком 12. Обкатку обрабатыва­емой поверхности производят шариком 8, который упирается в наружную обойму 4, сжимая пружину 3. Пружина 3 с одной стороны упирается в подпятник 5, а с другой - в пробку 1, которой регулируют силу сжатия пружины. Пиноль 6 удерживается от разворота в корпусе 4 болтом 2.

Инструмент, закрепленный в резцедержателе, подводят суппортом к обработанной поверхности, устанавливая опре­деленный натяг, обеспечивающий усилие на шарике (ролике) в пределах 3000... 10 000 Н в зависимости от свойств ма­териала заготовки.

Обкатывание выполняют при v = 20...25 м/мин и пода­че 0,3...1,5 мм/об за 2...3 про­дольных рабочих хода. Шари­ки (ролики) для обкатывания изготовляют из закаленной стали ШХ15 или твердого сплава. В качестве СОЖ ис­пользуют веретенное масло.

До обкатывания и раска­тывания заготовки обрабаты­вают точением, шлифовани­ем, обеспечивая точность по 7...9-му квалитетам и R_a = 1,6...0,8 мкм. Припуск на обработку пластическим де­формированием составляет 0,005...0,02 мм.

Внутренние поверхности заготовок могут быть обра­ботаны прошивкой (дорном) или шариком (рисунок 3.35). Этим методом кроме цилин­дрических отверстий могут быть обработаны внутренние фасонные и шлицевые по­верхности.

Для повышения устало­стной прочности участков заготовок, имеющих концен­траторы растягивающих на­пряжений (например, галтели валов), используют центробеж­ное упрочнение (рисунок 3.36).

	К методам пластического де­формирования относят выгла­живание, дробеструйную обработку, вибронакатывание.
Рисунок 3.34 - Конструкция инструмента для обкатывания наружных поверхностей вращения: 1 - пробка, 2 - болт, 3 - пружина, 4 – обойма наружная, 5 - подпятник, 6 - пиноль, 7 – стопорный винт, 8 - ша­рик, 9 - пята,10 - ось, 11 – колпак
	Рисунок 3.35 - Схема дорнования отверстия заготовки	Рисунок 3.36 - Схема центро-бежной обработки шариками: 1 - заготовка, 2 - шарик, 3 - сепа­ратор; VД - скорость заготовки, VИ - скорость инструмента.