Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1327 вузов, 5479 предметов.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Санкт-Петербургский государственный университет
Предмет:
Детали машин и основы конструирования
Файл:

Фролов ЭМ.Технология изготовления деталей машин

.pdf
Скачиваний:
38
Добавлен:
06.09.2013
Размер:
33 Мб
Скачать
☆

390 Глава 2.9. УПРОЧНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

2.9.7. Оптимальные режимы алмазного выглаживания

Твердость

Исходная

Радиус алмаза,

 

Режимы обработки

 

Шероховатость

 

Подача на

 

обрабатываемо­

шероховатость

мм

Сила Р, Н

Скорость,

обработанной

го материала

Ra, мкм

 

 

оборот, мм

м/мин

поверхности,

 

 

 

 

 

 

Ra, мкм

50-65 НКСэ

0,32

1,3-2

200-250

0,02-0,04

50-100

0,08

 

0,16

 

150-200

 

 

0,08

 

0,08

 

120-150

 

 

0,04

30-50 НЯСэ

0,63

1,5-2

120-150

0,03-0,05

50-100

0,16

 

0,32

 

120-150

 

 

0,04-0,08

 

0,16

 

100-120

 

 

0,02-0,04

20-25 НКСэ

2,5

2-2,5

120-150

0,03-0,08

50-200

0,32-0,63

 

1,25

 

100-120

 

 

0,16

 

0,63

 

80-100

 

 

0,08-0,16

300 НВ

1,25

2,5-3,5

120-150

0,06-0,10

50-200

0,32-0,63

 

0,63

 

100-120

 

 

0,16

 

0,32

 

80-100

 

 

0,08-0,16

 

0,16

 

80-100

 

 

0,04-0,08

 

0,08

 

60-80

 

 

0,02-0,04

Вибронакатывание — это рельефообра-

зующая обработка, осуществляемая стальны­ ми закаленными шариками с наложением на инструмент дополнительных осциллирующих движений для получения на обрабатываемых поверхностях регулярных микрорельефов (рис. 2.9.23). В зависимости от траектории движения инструмента на поверхности детали образуются канавки различного рисунка.

При использовании в качестве инстру­ мента алмазных выглаживателей процесс на­ зывают вибровыглаживанием.

Основное назначение вибронакатыва­ ния — повышение стойкости и задиростойкости, улучшение прирабатываемости, уменьшение момента трогания, повышение гидроплотности, нанесение декоративного рельефа, увеличение жесткости листовых ма­ териалов и др.

Вибронакатывание осуществляется на металлообрабатывающих станках, преиму­ щественно токарных. Осцилляционное дви­ жение создается устройствами различных ви­ дов.

Существует большое количество типов устройств для вибронакатывания, отличаю­ щихся траекторией движения инструмента (эксцентричное вращение, сложное движение и т.д.) и характером привода вибратора (механический, электромагнитный, гидравли­ ческий и т.д.).

Нанесение микрорельефа возможно также другими методами: накатыванием фа-

сонными роликами, регулярными ударами и др.

У п р а в л я ю щ и е п а р а м е т р ы в и б ­ р о н а к а т ы в а н и я : сила JP, амплитуда ко­ лебаний инструмента а, частота двойных хо­ дов инструмента Л^, радиус шара или радиус алмазного выглаживателя Лпр> частота враще­ ния детали п и подача S назначаются по за­ данным характеристикам микрорельефа: виду рельефа, ширине b и глубине h канавок, от­ носительной суммарной площади канавок F,

Силу обработки выбирают в основном исходя из глубины канавок, заданной для определенного радиуса инструмента. Зависи­ мость глубины канавок от силы обработки приведена на рис. 2.9.24. Радиус инструмента (1...15 мм) выбирают в зависимости от шири­ ны и глубины канавок, жесткости детали и твердости обрабатываемого материала. Опти­ мальная площадь канавок F= 35...45% от номинальной.

Амплитуду колебаний инструмента на­ значают в диапазоне д = 0...4 мм; частоту колебаний Л'^ = 900...3000 дв.ход/мин. Вели­ чины п и S назначают исходя из заданного рисунка микрорельефа и возможности станка.

Накатывание и выглаживание сущест­ венно повышают конструкционную прочность деталей (табл. 2.9.8—табл. 2.9.10).

 

УПРОЧНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

391

 

21

А—А

^

h,MM

 

 

 

, 1

 

 

"Л >

'^phk^

1

 

 

 

 

А

^ п^П.

 

0,0в

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,06

г

 

 

 

 

 

0,0^

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,02

200 W0 Р,Н

 

 

 

 

 

о

 

Рис. 2.9.23. Схема вибронакатывания и виды

Рис. 2.9.24. Зависимость глубины канавки от силы

 

вибровыглаживания:

 

 

регулярных ми1форельефов:

 

 

/ — канавки не касаются друг друга; // — канавки

1 — алюминиевый сплав АК4; 2 — сталь 45;

касаются друг друга; /// — канавки пересекаются;

3 — азотированная сталь 38ХМЮА

IV — канавки накладываются друг на друга

 

(/?сф= 2,5 мм, л=1400 мин"1, 5о=0,09 мм).

 

2.9.8.Сопротивление усталости образцов, вырезанных из чугунных коленчатых валов

 

дизеля 2Д100 (три коренные и две шатунные шейки) при испытании на изгиб

 

 

 

при асимметричном Ш1кле.

 

 

 

Метод

 

Предел выносливости на базе 2 млн циклов

 

 

упрочнения

МПа

 

%

 

Неупрочненные

 

40

 

100

 

Азотированные в газовой среде 96 ч

50

 

125

 

Обкатывание

 

71

 

178

 

Азотирование + обкатывание

89

 

222

 

 

 

2.9.9. Долговечность подшипников качения

 

 

при 10% и 50% вероятности разрушения (111X15; 58-59 HRC)

 

 

Метод обработки

 

Т50,

% (Тю)

%(Т50)

 

 

 

млн циклов млн циклов

 

Суперфиниширование

11,2

84,6

100

100

Алмазное выглаживание (Р — 120Н,

27,7

313,2

250

370

Др= 1,3 мм, 5о=0,038 мм, у=100 м/мин)

 

 

 

2.9.10. Весовой износ калибра пробки из стали У10А (61 HRC) диаметром 12 мм. цдиной 10 мм

 

 

 

Износ при 17200 циклах испытания в паре со втулкой

 

Метод обработки

 

из стали 45 (45...48 HRC)

 

 

 

 

Весовой, мг

Линейный, мкм

Весовой, % Линейный, %

Доводка, Ra=0,10 мкм

1,33

1,2

100

100

Выглаживание алмазное,

1,02

0,8

76,7

66

/^196 Н, Лпр=1,5 мм,

 

 

 

 

5*0=0,02 мм, л=19,1 рад/с

 

 

 

 

Вибровыглаживание, /^432 Н,

0,86

0,7

64,7

58

^np~U5 мм, 5о=2 мм, л=16,8 рад/с,

 

 

 

 

Л^=2800 дв.ход/мин;

а ==0,6 мм

 

 

 

 

Выглаживание алмазное -f вибровыг­

0,8

0,6

60

50

лаживание

 

 

 

 

 

392

Глава 2.9. УПРОЧНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Дорнование — метод ППД при поступа­ тельном скольжении дорна по охватывающей его поверхности цилиндра. Синонимами тер­ мина "дорнование" является "деформирующее протягивание" (рис. 2.9.25). Обработка наруж­ ной поверхности называется поверхностным редуцированием или калиброванием. Для достижения правильного взаимного располо­ жения инструмента и детали применяют пла­ вающую самоустанавливающуюся планшайбу.

При отношении l/dQ < 1 (I — длина от­ верстия, do — его диаметр до обработки) дор­ нование осуществляют по схеме прошивания, в противном случае — протягивания.

Основным технологическим параметром дорнования является натяг /=с^,н~^о> где Й^ИН - диаметр деформирующего инструмента.

Малые натяги (/ < 0,5 мм) применяют для толстостенных деталей (отношение толшины стенки к радиусу отверстия Л/г > 0,5), у которых нежелательно существенное измене­ ние размеров после обработки. Большие на­ тяги (/ до 20% от do) вызывают сквозную де­ формацию тонкостенных цилиндров (Л/г > 0,2), в результате изменяется не только диаметр отверстия, но и наружной поверхно­ сти, а также уменьшается длина детали.

Инструментом для дорнования служат деформирующие протяжки с одним или не­ сколькими деформирующими элементами, цельные или сборные.

Материал деформирующих элементов (твердый сплав ВК15, ВКЮ-М, а при малых натягах ВК8) обеспечивает высокую износо­ стойкость и прочность. Остальные элементы сборных оправок изготовляют из углероди­ стых сталей, закаленных до твердости 40—45 HRC. Стойкость деформирующих эле­ ментов из твердого сплава при обработке стальных деталей составляет 50... 100 км сум­ марной длины обработки.

Рабочая форма деформирующих инстру­ ментов чаще всего представляет собой два усеченных конуса с углами ф = 3...5 °, соеди­ ненных цилиндрической калибрующей лен­ точкой шириной 0,1...3 мм в зависимости от материала детали и толщины стенки.

Для дорнования используют протяжные станки или прессы.

В качестве смазочно-охлаждающих тех­ нологических сред (СОТС) для углеродистых и низколегированных сталей, а также цветных металлов, применяют сульфофрезол МР-1, MP-2, эмульсии; для высоколегированных жаростойких и коррозийно-стойких сталей - САМ-1, САМ-4, САМ-5, САМ-6.

Качество обработанных поверхностей при дорновании зависит от исходной шерохо­ ватости, материала детали, толщины стенок, режима обработки, СОТС и угла деформи­ рующего инструмента. Предварительная обра­ ботка отверстий — растачивание, зенкерование, развертывание.

а)

б)

АШ\ту\\ч

^рШШ"

в)

г)

д)

Рис. 2.9.25. Схемы дорнования:

аиб— прошивание шариком или оправкой; протягивание по схеме сжатия {в) и растяжения (г); д — глухих отверстий.

 

УПРОЧНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

 

393

Существенным

технологическим пара­

2.9.11. Долговечность двухсрезньк

 

метром дорнования, влияющим на шерохова­

образцов поперечных болтовьк стыков

тость поверхности, является натяг на дефор­

из сплава Д16Т (ав= 450...470 МПа)

 

мирующий элемент / и суммарный натяг Е/

 

 

 

 

 

Долговечность

 

(рис. 2.9.26). Шероховатость поверхности бу­

 

 

 

 

 

 

дет тем ниже, чем меньше величина /.

Метод обработки

в циклах N10'* при отну-

 

левом растяжении

Если необходимо осуществить большую

 

отверстия

 

 

 

 

 

 

 

«Утах=110МПа

 

деформацию и получить малую шероховатость

 

 

 

 

 

Стык без

Стык с

отверстия, нужно 70...80 % деформации про­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

герметика

герметиком

извести с большими

натягами,

а остальные

Развертывание

 

 

 

2,5

 

 

2

 

25...20 % — с малыми натягами, как показано

 

 

 

 

 

 

на рис. 2.9.26 штриховой линией.

 

Раскатывание

 

 

 

3,5

 

 

3,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дорнование со сняти­

 

9

 

 

11,5

 

 

 

 

ем наплывов на

тор­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

цах отверстий

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дорнование с фаской,

 

13

 

 

16

 

 

 

 

 

снятой

перед

дорно-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ванием

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дорнование без дора­

 

16

 

 

21

 

 

 

 

 

ботки

торцевых

кро­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

мок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ударные методы ПОД. К ударному ППД

 

 

 

 

относятся методы: обработка дробью, вибро­

 

 

 

 

ударная обработка, ударно-барабанная обра­

 

 

 

 

ботка, чеканка, центробежная ударная обра­

 

 

 

 

ботка,

обработка

щеткой.

Разновидностью

 

 

 

 

ударных методов ППД является ударное нака­

 

 

 

 

тывание.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3,01 с, ММ

О б р а б о т к а д р о б ь ю

( О Д )

осу­

 

 

 

 

ществляется ударами дроби по деформируе­

 

 

 

 

мому материалу. ОД используется для упроч­

Рис. 2.9.26. Зависимость шероховатости поверхности

нения деталей и инструментов сложной фор­

 

от натяга при дорновании стали 45:

мы и деталей, имеющих малую жесткость:

7 — i = 0,05 мм; 2 — / = 0,1 мм; 3 — i= 0,2 мм;

зубьев шестерен, листовых рессор, витых

4 — i — 0,4 мм; 5 — i = 0,8 мм; 6 — i = 1,6 мм;

пружин, лопаток компрессоров и турбин,

 

7 — i = 3,2 мм

 

штамповой оснастки и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

Эффект, достигаемый при ОД, обеспе­

При дорновании в результате пластиче­

чивается за счет создания в поверхностном

слое детали сжимающих остаточных напряже­

ской

деформации происходит

упрочнение

ний, наклепа, однородной текстуры металла и

металла, величина которого зависит от сум­

специфической

микрогеометрии

самой

по­

марного натяга.

 

 

верхности, сплошь покрытой лунками.

 

 

Наиболее эффективным для получения

Процесс ОД включает две группы мето­

требуемой точности является первый проход.

дов:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поэтому дорнование следует вести оправками

дробеударной обработки ( Д О ) ,

объеди­

с двумя — шестью деформирующими элемен­

няющую методы упрочнения сухой дробью:

тами.

 

 

 

дробеструйный,

дробеметный,

гравитацион­

Силу подбирают опытным путем или

ный, пневмодинамический, беспыльная ДО;

расчетом. Прилагая к оправке или детали

гидродробеударной

обработки

(ГДО),

осевые вибрации с частотой 20 Гц и амплиту­

включающей методы упрочнения дробью с

дой 0,3...1,5 мм, можно существенно снизить

применением СОЖ: пневмогидродробеструй-

силу дорнования.

 

 

ный,

гидродробеструйный,

гидродробемет-

Дорнование наряду с раскатыванием яв­

ный, упрочнение микрошариками.

 

 

ляется

эффективным

методом

упрочнения

Принципиальные

 

схемы

основных

спо­

отверстий (табл. 2.9.11).

 

собов ОД приведены на рис. 2.9.27.

 

 

394

Глава 2.9. УПРОЧНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Рис. 2.9.27. Принципиальные схемы устройств для осуществления

а-ЦУ;б-

основных способов ОД:

ДМУ; в - ГрУД; г - ПДУ; д - БДУ;

е — ПГДУ; ж — ГДУ: / — рабочая камера,

2 — элеватор (возврат дроби), 3 — струйный аппарат,

4 — ротор-дробемет, 5 — нижний бункер,

6 — верхний бункер, 7 — сепаратор дроби, 8 — запорно-регулировочное устройство, 9 — поток дроби,

]0 — рабочая жидкость, /7 — деталь

 

УПРОЧНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

395

Дробеструйное упрочнение (ДУ)

осущест­ ных

сопряжений

поверхностей,

галтелей, а

вляется (рис. 2.9.27, а) на пневматических

также поверхностей отверстий. Для этой цели

дробеструйных установках , где в качестве

используются

различные

по

конструкции

движителя дроби (ДЦ) используется сжатый

устройства.

 

 

 

 

 

 

 

воздух с давлением 0,4...0,5 МПа. Применяют

 

Беспыльное

дробеструйное упрочнение

стальную (реже чугунную) литую или рублен­

(БДУ) осуществляется на установках типа

ную из проволоки дробь.

 

 

 

 

 

БДУ-Э2М путем подачи в дробеструйное со­

Основные преимущества ДУ: простота конст­

пло

дробевоздушной

смеси,

подготовленной

рукции дробеструйных

установок,

возмож­

вне рабочей камеры (рис. 2.9.27, д). Камера

ность использования централизованной

пода­

перемещается

вручную относительно

поверх­

чи сжатого воздуха; возможность обработки

ности детали, не отрываясь от нее. В камере

труднодоступных участков деталей; сепарация

предусмотрен

отсос

дроби,

металлических

дроби потоком воздуха; отсутствие необходи­

частиц и отработанного воздуха.

 

 

мости промывания деталей после обработки.

 

 

 

БДУ применяется в различных типах

Недостатки ДУ — высокие локальные

производств для обработки локальных участ­

мгновенные температуры

(600 ...750 °С), при­

ков деталей, а также для формообразования

водящие к созданию значительного подслой-

(за счет остаточных напряжений)

крупногаба­

ного максимума сжимающих остаточных на­

ритных деталей из листа, например, панелей

пряжений, увеличение

шероховатости по­

самолетов.

 

 

 

 

 

 

 

верхности деталей, ускоренный износ сопл,

 

Пневмогидродробеструйное

упрочнение

дроби и деталей камеры, наличие металличе­

(ПГДУ) осуществляется потоком смеси дроби,

ской пыли, низкая производительность каж­

воздуха и СОЖ, направляемого на деталь

дого сопла).

 

 

 

 

 

 

(рис. 2.9.27, е). Преимущества ПГДУ: значи­

Дробеметное упрочнение (ДМУ) осущест­ тельное

 

снижением

коэффициента

трения

вляется (рис. 2.9.27, б) на установках, в кото­

/j,

на

площадке контакта

 

дроби и

детали,

рых в качестве ДД применяется ротор-

 

дробемет,

вращающийся

со

скоростью

снижение

износа

струйных

аппаратов, отсут­

40... 100 м/с. В серийном

и

массовом

произ­

ствие элеватора и металлической пыли.

водствах

листовых

рессор,

витых

пружин,

 

Для

ПГДУ

применяются высокоскоро­

шестерен

коробок передач

и других

деталей

 

стные

(более

50

м/с)

пневмогидро-дро-

автомобилей применяются установки

проход­

беструйные эжекторные установки (ПГДЭУ),

ного или карусельного типа. Дробь применя­

струйные

аппараты

которых

оснащены со­

ется такая же, как при ДУ. Дробеметные ус­

плами-эжекторами (С-Э) в количестве от 1 до

тановки более производительны

и экономич­

80. ПГДУ применяется преимущественно для

ны, чем

дробеструйные

установки. Качество

упрочнения мелкой дробью (диаметром менее

поверхностного слоя

у деталей

после

ДМУ,

0,2...0,3

мм, в том числе стеклянной)

резьбо­

такое же, как после ДУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вых деталей, елочных замков лопаток турбин,

Гравитационное упрочнение

дробью

режущего инструмента, вырубных штампов и

(ГрУД) — это метод, в котором (рис. 2.9.27, в)

т.п.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

осуществляется подъем дроби элеватором в

Гидродробеструйное упрочнение

(ГДУ)

верхний бункер и свободное падение этой

 

дроби на деталь. Из-за низкой скорости дроби

(рис. 2.9.27, ж) осуществляется в гидро-дро-

(не более 8 м/с) и производительности про­

беструйных эжекторах установках (ГДЭУ), где

цесс Груд в шахтных установках применяется

в качестве ДД применяется СОЖ, например,

крайне редко. В то же время ГрУД получило

минеральное масло.

 

 

 

 

 

широкое распространение в установках бара­

 

Деталь устанавливается на шпиндель в

банного типа.

 

 

 

 

 

 

камере, разделенной сеткой-сепаратором дро­

Пневмодинамическое упрочнение (ПДУ) —би на две полости А 1л Б. Ъ сетке помещены

это метод, в котором в качестве дроби приме­

шарики (дробь), в полости Б - СОЖ. В полЬс-

няются стальные шарики диаметром 2...3 мм,

ти А установлен струйный аппарат, имеющий

размещенные в замкнутой камере, офани-

одно или несколько С-Э. В форсунку С-Э

ченной боковыми стенками с отверстиями

подается под давлением 0,2... 1,5 МПа рабочая

для отвода воздуха, сверху — обрабатываемой

жидкость, которая эжектирует шарики, нахо­

поверхностью детали, снизу — устройством

дящиеся в камере вокруг С-Э, и направляет

для подачи сжатого воздуха, разгоняющего

их на обрабатываемую деталь. Отделенная от

шарики до скорости

12... 15 м/с (рис. 2.9.27, г).

шариков сеткой жидкость сливается из каме­

Камера

перемещается

с

подачей

10...

ры в бак и очищается.

 

 

 

 

100 мм/мин вдоль детали. Давление воздуха

 

ГДУ обеспечивает более высокие качест­

изменяется в пределах 0,3...0,6 МПа.

 

 

венные показатели поверхностного слоя по

ПДУ применяется для обработки пло­

сравнению с ДУ и ДМУ: формируются только

ских участков поверхности

деталей,

радиус­

сжимающие остаточные напряжения с незна-

396

 

 

 

 

Глава 2.9. УПРОЧНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

 

 

 

 

 

чительным спадом к поверхности; шерохова­

 

узла,

обеспечивающего размещение об­

тость поверхности Ra=10...2,5 мкм понижает­

рабатываемых деталей относительно ДЦ;

ся до Ra =2,5...1,25 мкм; исключен

процесс

 

механизма,

обеспечивающего

возврат

газонасьпцения поверхности детали; на дета­

дроби в исходное положение;

 

 

 

лях из цветных металлов практически отсут­

 

сепаратора дроби, предназначенного для

ствует вкрапление частиц железа.

 

отделения от рабочей массы дроби изношен­

 

ГДУ по сравнению с ПГДЭУ имеет ряд

ных дробинок и частиц.

 

 

 

 

преимуществ: значительное

(более

чем в 5

 

Инструментом при ОД служит дробь

раз)

 

повышение

производительности

(табл. 2.9.12).

 

 

 

 

 

 

(минутный расход дроби через одно С-Э бо­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лее 50 кг/мин); высокая стабильность режима

2.9.12. Характеристика инструмента для ОД

обработки; высокая стойкость шариков и со­

плового аппарата (в тысячи раз выше, чем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Разброс D

при ДУ); исключены

воздухосушительные и

 

 

 

 

 

Обозна­

Диаметр

воздухоочистительные

системы. При ГДУ в

 

Дробь

 

во фрак­

 

 

чение

дроби Д

качестве

рабочей

жидкости

применяются,

 

 

 

 

 

ции дро­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

наряду с минеральными маслами, различные

 

 

 

 

 

 

 

мм

 

 

би, мм (%)

водные растворы с антикоррозионными и

Стальная литая

дел

0,2...3,6

0,4 (>40)

снижающими

коэффициент

трения

добавка­

ми.

Разработана

гамма ГДУ,

применяемая

Чугунная литая

ДЧЛ

0,2...3,6

0,4 (>40)

 

как в мелкосерийном, серийном, так и в мас­

Стальная

 

руб­

ДСР

1...2,5

 

0,5 (>40)

совом производствах.

 

 

 

 

 

 

 

Гидродробеметное упрочнение

(ГДМУ) —ленная

из

пру­

 

 

 

 

 

 

это процесс ГДУ с той лишь разницей, что в

жинной

 

прово­

 

 

 

 

 

 

качестве ДД служит ротор — дробемет, как

локи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при ДМУ. Подача дроби к дробемету осуще­

 

 

 

 

 

шд

 

 

 

 

ствляется посредством С-Э, т.е. без механиче­

Шарики (ШХ15)

1...10

 

0,04 (<5)

ского элеватора.

 

 

 

 

 

Стеклянная

 

сд

 

 

 

 

 

ность

Процесс

ГДМУ

обеспечивает

возмож­

 

 

0,025...1,2

0,4 (>40)

значительного

увеличения

скорости

Микрошарики

мш

0,05...0,2

0,03 (>30)

потока дроби до 30 м/с и более.

 

 

 

ГДМУ

применяется

для

упрочнения

(стальные)

 

 

 

 

 

 

 

 

крупномодульного инструмента и может ус­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пешно заменить процесс ДМУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Упрочнение

микрошариками

(УМШ)

Смазочной и охлаждающей технологиче­

представляет собой процесс ОД, при котором

ской

средой

при

ОД

служат:

минеральные

используются стальные или стеклянные ша­

масла

с

низкой кинематической

вязкостью

рики

с

размерами 50... 100, 100... 160, 160...

200 мкм.

 

 

 

 

 

 

 

(не выше 30 • 10"^ MVC), имеющие температу­

 

 

 

 

 

 

 

ру вспышки

более

135 °С , станочная эмуль­

УМШ применяется в -основном для об­

сия, вода

с

антикоррозионными

и

снижаю­

работки

ажурных

тонкостенных

деталей,

щими

коэффициент трения добавками. Для

имеющих малые

радиусы

закругления, на­

снижения

трения

дробь

покрывается слоем

пример,

лопатки

компрессоров с

пером,

антифрикционного металла или в состав дро­

имеющим радиус закругления кромок 0,1 мм,

би добавляют порошок графита

 

или серни­

а также деталей с конструктивными

концен­

 

стого молибдена.

 

 

 

 

 

 

траторами напряжений в виде галтелей и ка­

 

оснастка

включает в

навок с радиусом менее 0,2 мм.

 

 

Технологическая

ние

Особенностью УМШ является обеспече­

себя приспособления для установки детали и

сжимающих

остаточных

напряжений,

для контроля режима. Установку детали до­

практически не имеющих подслойного мак­

пускается выполнять с отклонениями ±5 мм.

симума. УМШ осуществляется по схемам

Закрепление деталей проводится только в

процессов ДУ, ПГДУ, ГДМУ или на специ­

случаях обработки их на шпинделе,

барабане

альных установках.

 

 

 

 

и т.п., а также при упрочнении деталей в за-

 

Оборудование для ОД состоит из сле­

неволенном состоянии (листовых рессор, ви­

дующих основных узлов:

 

 

 

тых пружин и т.п.). Станочные приспособле­

 

дробеструйной камеры (ДК);

 

ния выполняются с предохранением резьбо­

 

дробеметного или дробеструйного аппа­

вых и других

подвижных

соединений от по­

рата, принципиальные схемы которых приве­

падания в них дроби и металлической пыли в

дены на рис. 2.9.28;

 

 

 

 

процессе ОД.

 

 

 

 

 

 

 

УПРОЧНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

397

\ \ \ %

д)

Рис. 2.9.28. Схемы движителей дроби (ДД), применяемых в оборудовании для ОД:

а — роторный дробемет (7 — дробемет; 2 — питатель; 3 — втулка для направления потока дроби; 4 — окно для подачи дроби; 5 — дробь; 6 — нагнетатель; 7 — вал привода; 8 — ступица);

б, в — дробеструйное сопло для создания вертикальной и горизонтальной струи (7 — корпус; 2 — форсунка; 3 — питатель; 4 — сопло); г, д — сопло-Зжектор для создания

вертикальной и горизонтальной струи (7 — корпус; 2— форсунка; 3 — многоканальная форсунка; 4 — камера для подвода жидкости к форсункам; 5 — прямое сопло; 6 — кривое сопло)

398

Глава 2.9- УПРОЧНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ МАШИН

Кконтрольным приспособлениям отно­ сятся индикаторный прибор для измерения стрелы прогиба после ОД контрольных пла­ стин (КП) с базовой длиной 33, 60, 95 мм, приспособления для измерения пропускной способности сопел, а также устройства для определения расходной характеристики пото­ ка дроби по пятну обработки.

Косновным технологическим парамет­ рам процесса ОД относятся: диаметр дроби Д скорость их удара о поверхность Уу, коэффи­ циент контактного трения /*хр при прямом ударе дроби и время обработки, определяемое через удельную экспозицию /. Значения D и

/*гр принимаются, исходя из существующего в производстве оборудования для ОД деталей или назначаются в случае изготовления но­ вого оборудования.

Скорость потока дроби Vy (м/с) опреде­ ляется из условия обеспечения заданной глу­ бины упрочнения h{.

где Яд — динамическая твердость упрочняе­ мого материала, равная отношению энергии удара дроби к объему образованной при ударе сферической лунки, ГПа; рц, — плотность материала шарика, кг/м^; К — коэффициент, учитывающий материал детали и значение коэффициента трения f^\ ^ — коэффициент пропорциональности; Ау — коэффициент удара. Значения К, ^^ Н^ и Ку приведены в табл. 2.9.13.

Значение Vy можно определить прибли­ зительно по рис. 2.9.29, задавшись величиной относительной деформации металла е при единичном прямом ударе сферой {£=d/D, где d — диаметр отпечатка) или значением

Удельная экспозиция — это минималь­ ное время /, необходимое и достаточное для нанесения наименьшего числа ударов jj^m дробинками в каждое место на обрабатывае­ мой поверхности с целью обеспечения задан­ ной сплошности пластической деформации поверхностного слоя. Время / устанавливается как правило экспериментально, исходя из условия достижения стрелы прогиба КП в пределах 85% от ее величины при /> 10 мин.

Значения y^in приведены в табл. 2.9.14. Там же даны значения числа ударов для дос­ тижения стабилизации Устаб и максимально допустимого количества ударов в одну точку Утах» после которого ВОЗМОЖНО отслаиванис частиц металла, т.е. «шелушение».

Время ОД конкретной детали, умещаю­ щейся по своей ширине в потоке дроби,

t=K^ к к, {L/d^)t,

где L — длина детали; 4i — диаметр струи дроби для сопла или длина активного пятна потока дроби для дробемета (при L < d^ принимаем L/d^—l); Ki, Ар, К^ — поправоч­ ные коэффициенты.

2.9Л3. Средние значения безразмерных коэффициентов для определения параметров

 

режима ОД (г^у, t) с учетом

Д

 

Материал детали

тр

Обозна

 

 

 

 

чение Алюминиевый

Сталь 45

Титановый

 

сплав Д16Т

 

сплав

Кехр (0,83^,7уу ехр (0,77-0,75jy e^(Ul-0,85^)

^

1,92

1,57

0,35

Ку

0,71

0,70

0,56

Яд,

2230

37300

612

МПа

 

 

 

2.9.14.Допустимое число ударов

водну точку при ОД

Материал детали

Вид ОД

-/min

Устаб

7тах

 

 

Алюминиевый

ДО*

8

32

8800

сплав

ГДО**

7

23

8800

Сталь

ДО

5

25

37300

 

ГДО

4

20

37300

Титановый

ДО

4

23

612

сплав

ГДО

3

21

612

ДО* — дробеструйная обработка; ГДО* гидродробеструйная обработка.

 

11 1

 

3 ^ у

/г '

 

А7

 

50

/ 1

 

/О

у

 

О

0,1 0,2 0,i DA <f

Рис. 2.9.29. Зависимость относительной деформации е

от скорости потока дроби Vy

1 — алюминиевый сплав Д16Т; 2 — сталь 45;

3 — титановый сплав ВТ8

УПРОЧНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ

399

Контроль процесса ОД проводится в ос­ новном косвенным путем: по величине стре­ лы прогиба КП по методу Алмена при их одностороннем упрочнении ОД; по размеру диаметров отпечатков на поверхности детали от ударов отдельными дробинками; по рас­ пределению числа дробинок в зоне обработ­ ки; по расходу дроби и др.

Качество упрочнения деталей зависит от

способа ОД и режима ОД, которые выбира­ ются, исходя из условия обеспечения толщи­ ны упрочненного слоя, остаточных напряже­ ний, шероховатости поверхности, долговечно­ сти детали. Порядок выбора режима ОД из­ ложен в рекомендуемой литературе.

Результаты влияния различных процес­ сов ОД на предел выносливости или долго­ вечность, приведены в табл. 2.9.15.

2.9.15.Повышение предела вьшосливости a.i деталей (образцов) (в МПа)

или их долговечности N (в циклах или в часах) после ОД

Наименование

Материал

o.uN

Без упрочне­

После ОД

 

 

 

деталей, образцов

(термообработка)

 

ния

ДО

ГДО

Образцы

свар­

Сталь 10,

^'1

100

185

—

ные плоские

0Т4 (шов. стыко­

<y-i

132 (0)

—

 

 

 

вой)

 

200

—

380

Листовые

рес­

55С2

a.i

520

720

920

соры

 

 

 

 

1160

 

 

 

 

 

 

(НС.)

"

Пружины витые

Сталь 60С2Г

N • 10'^, циклы

0,1

0,35

1,5

 

 

(42...44HRC)

 

 

 

 

Шестерни

 

Сталь 35Х(Цн)

TV, ч

9,6

52,4

—

 

 

ЗОХГТ(Цн)

TV, ч

87

103

—

 

 

12Х2Н4А(Ц)

^-\

600

720

850

Лопатки

ком­

ВД17

N • 10"^, циклы

0,3-3,5

—

4...20

прессора

ГТД

ВТЗ-1

^-1

400

410

480

паровых турбин

12Х12Н2ВМФ

^-1

300

—

400

Елочный

замок

ХН73МБТЮ

^-1

100 %

 

(115..Л45) %

диска турбины

(при Т=700 °С)

 

 

 

УМШ

ГТД

 

 

 

 

 

 

Панели

 

Д16Т

N • 10-^, циклы

0,18

0,27

1,4

Трубопроводы

Х18Н12Т

<j_i

170

-

240

Шатуны

 

18Х2Н4ВА

^-\

500

520

575

 

 

(38...40HRC)

 

 

 

 

О б о з н а ч е н и е в и д а т е р м о о б р а б о т к и : О — отпуск; Ц — цементация; Цн - цианирование; И.С. — ОД в напряженном состоянии; УМШ — упрочнение микрошариками.

Соседние файлы в предмете Детали машин и основы конструирования
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности