2 Основные виды поверхностного упрочнения

Холодный поверхностный наклеп металла. Ресурс деталей после восстановления зависит не только от способов устранения дефектов и материала покрытия, но и от вида финишной обработки, определяющей качество поверхностей (шероховатость, форма микронеровностей, твердость, микроструктура, величина и вид остаточных напряжений, глубина наклепа и т. д ).

Большое значение имеют следующие виды холодной поверхностной пластической деформации: обкатка и накатка роликами, дробеструйный наклеп, ударно-вибрационные виды обработки, позволяющие повысить долговечность деталей.

Отличительной особенностью поверхностного пластического деформирования является то, что при этом структурных фазовых превращений в металле не происходит, поэтому эффект упрочнения ниже, чем при обработках, связанных с нагревом металла.

Упрочнение накаткой. Поверхностное пластическое деформирование роликом (шариком) получило широкое распространение в производстве благодаря простоте осуществления процесса и возможности значительного повышения эксплуатационных свойств деталей машин В результате упрочнения повышается усталостная прочность деталей и других механических характеристик

Одновременно могут быть улучшены твердость, шероховатость поверхности, смачиваемость маслами, износостойкость в условиях граничной и достаточной смазки. Глубина упрочненного слоя составляет 1,0...1,8 мм и более.

Упрочнение металла способом накатки повышает износостойкость наплавленных слоев металла.

Основными параметрами при выборе оптимальных режимов поверхностного пластического деформирования металла являются твердость металлопокрытия и его внутренняя напряженность, глубина упрочнения, шероховатость поверхности и т д.

Шероховатость и твердость поверхности упрочненного металла зависят в основном от давления инструмента, величины продольной подачи суппорта станка, исходной шероховатости поверхности, размеров рабочей части инструмента (шарика или ролика), исходной твердости упрочненного металла и числа проходов.

Поверхностное пластическое деформирование обкаткой применяется для упрочнения деталей, восстановленных наплавкой (например, цапфы оси опорных катков и направляющих колес, втулки верхних шатунов, вал муфты сцепления, гильзы цилиндров двигателей, шестерни, сварные швы и т. д.).

Дробеструйный наклеп. В основе этого процесса лежит пластическое деформирование поверхностного слоя под действием кинетической энергии потока дроби. Его эффективность зависит в основном от глубины наклепанного слоя и определяется кинетической энергией дроби и длительностью наклепа. Под ударным воздействием дроби поверхность покрывается большим количеством лунок, которые, снижая чистоту поверхности (недостаток процесса), устраняют дефекты предшествующей механической обработки в виде надрывов. Дробеструйный наклеп повышает поверхностную твердость на нормализованных и литых углеродистых сталях.

Дробеструйный наклеп применяется для упрочнения рессорных листов, канавок, валов и других деталей.

Наклеп центробежными упрочнителями. Принцип работы основан на использовании кинетической энергии стальных шариков (роликов), расположенных в гнездах приспособления свободного на периферии вращающегося диска, при вращении которого шарики центробежной силой отбрасываются в крайнее положение, где, встречая обрабатываемую поверхность, наносят по ней удар и отталкиваются в глубь гнезда.

Центробежно-шариковый наклеп применяется для упрочнения валов, внутренних поверхностей гильз, втулок, поворотных кулаков и др.

Упрочнение деталей раскаткой роликами (шариками). Этим способом можно обрабатывать отверстия деталей из стали, чугуна и цветных металлов диаметром от 50 мм (гильзы цилиндров двигателя) после их механической обработки. Раскатка упрочняет поверхностные слои металла, повышает класс шероховатости поверхности. Использованием жестких раскатников достигается калибрование отверстий.

Раскатку производят на токарных, расточных, сверлильных станках после операций чистового растачивания или развертывания.

Дорнование. Суть процесса — протягивание шарика или дорна через отверстие, диаметр которого несколько меньше диаметра инструмента в результате чего происходит пластическая деформация металла, приводящая к изменению формы и размеров отверстия и упрочнению поверхностного слоя. С ростом натяга (разность диаметров дорна и отверстия до прошивки) возрастают твердость наклепанного слоя, класс шероховатости и диаметр отверстия.

Дорнование является высокопроизводительным процессом, обеспечивающим высокое качество обрабатываемых поверхностей и повышение долговечности деталей, работающих в условиях знакопеременных нагрузок.

Упрочнение чеканкой. Осуществляется путем ударного воздействия на обрабатываемую поверхность специальными бойками и в условиях ремонтного производства применяется для упрочнения галтелей коленчатых валов и улучшения физико-механических свойств сварных швов и наплавленного металла.

Алмазное выглаживание. С целью повышения износостойкости деталей эффективен способ алмазного выглаживания наконечником (радиус сферы 2,5 мм) из искусственного алмаза или твердого сплава Т30К4. Обработку поверхностей цилиндрических изделий после предварительного шлифования можно выполнять на токарном станке

Алмазное выглаживание позволяет заменить абразивную обработку, повысить класс шероховатости с Ra 2,5 до Ra 0,63, а износостойкость в 4 раза.