6. Методы поверхностного пластического деформирования.
Поверхностное пластическое деформирование — вид упрочняющей обработки, при котором не образуется стружка, а происходит пластическое деформирование тонкого поверхностного слоя заготовки.
Особенности
После поверхностного пластического деформирования (ППД) в результате наклёпа упрочняется поверхностный слой, повышается износостойкость, стойкость к коррозионным воздействиям и т. д. Во многих случаях применением ППД удается повысить запасы прочности деталей, работающих при знакопеременных нагрузках (оси, валы, зубчатые колёса, подшипники, поршни, цилиндры, сварные конструкции, инструменты и т. п.), в 1,5-3 раза и увеличить срок службы деталей в десятки раз.
Основные методы обработки ППД:
выглаживание;
галтовка;
дорнование;
накатывание;
обработка дробью;
обработка механической щеткой;
чеканка.
Поверхностное упрочнение методом пластического деформирования — прогрессивный технологический процесс, приводящий к изменению свойств поверхности металлического изделия. При этом методе пластически деформируют только поверхность. Деформирование осуществляют либо обкаткой роликами, либо обдувкой дробью. Чаще применяют обдувку дробью, при которой поверхность подвергается ударам быстролетящих круглых дробинок размером 0,2—1,5 мм, изготовленных из стали или белого чугуна. Обработку выполняют в специальных дробеметах. Удары дробинок приводят к пластической деформации и наклепу в микрообъемах поверхностного слоя. В результате дробеструйной обработки образуется наклепанный слой глубиной 0,2 — 0,4 мм. Кроме того, за счет увеличения объема наклепанного слоя на поверхности изделия появляются остаточные напряжения сжатия, что сильно повышает усталостную прочность. Например, срок службы витых пружин автомобиля, работающих в условиях, вызывающих усталость, повышается в 50—60 раз, коленчатых валов —в 25—30 раз. Дробеструйная обработка, так же как и обкатка роликами, является конечной технологической операцией, перед которой изделия проходят механическую и термическую обработку.
Это не в тему(что дальше не писать)
Резание металлов представляет собой сложный процесс, сопровождающийся многими внутренними и внешними явлениями. Три стадии деформации срезаемого слоя: упругая, пластическая, и разрушения.
Характер и величина деформации зависят от:
1 физико-химических свойств обрабатываемого материала,
2 режимов резания,
3 геометрии инструмента,
4применяемых смазочно-охлаждающих жидкостей.
Металлические материалы, являясь поликристаллическими телами с зернистой структурой, имея различные кристаллические решетки, по-разному пластически деформируются под действием инструмента; по-разному происходят превращения в срезаемом слое (стружке) и под обработанной поверхностью, При резании металлов и их сплавов отдельные кристаллы деформируются, а затем разрушаются по кристаллографическим плоскостям
Процесс резания металла можно представить следующей схемой.
В начальный момент, когда движущийся резец под действием силы Р (рис. 7) вдавливается в металл, в срезаемом слое возникают упругие деформации Увеличение же деформирующей силы приведет к внутрикристаллической деформации в зернах, плоскости скольжения в которых расположены менее благоприятно.
Дальнейшее повышение нагрузки вызовет разрушение зерен, а также перемещение и поворот их относительно друг друга. Происходит изменение структуры и физико-механических свойств тела - образование текстуры, возникновение внутренних напряжений, повышение твердости, понижение пластичности, уменьшение теплопроводности.
В плоскости, совпадающей с траекторией движения вершины резца, возникает касательные и нормальные напряжения.
τmax в точке А, по удалению падают.
σy в начале действуют как растягивающие (+σ), что при определенных условиях может вызвать «раскалывание» металла - опережающую трещину в направлении внешней силы.
Возрастание пластической деформации приводит к сдвиговым деформациям. Различные физические явления, сопутствующие деформациям срезаемого слоя, находятся в следующей зависимости:
Характер получающихся стружек, их усадка, завивание, упрочнение.
Выделение тепла, действующего на инструмент, срезаемый слой на обрабатываемую поверхность и прилегающий к ней верхний слой материала изделия.
Образование нароста.
Упрочнение поверхностного слоя, возникновение остаточных напряжений, явление отдыха (разупрочнение и рекристаллизация).
Трение стружки о переднюю поверхность инструмента и трение задней поверхности инструмента о поверхность резания.
Возникновение вибраций.
Наибольшие пластические деформации возникают в зоне стружкообрвзования АВС (рис 7) Зона деформирования ограничивается линией АВ, вдоль которой происходят первые сдвиговые деформации, и линией АС, вдоль которой происходят последние сдвиговые деформации.
В момент, когда пластические деформации достигнут наибольшей величины, а напряжения превысят силы внутреннего сцепления зерен металла, зерна смещаются относительно друг друга и скалывается элементарный объем Далее процесс деформирования повторяется и образуется стружка.
При больших скоростях резания считают, что сдвиги идут не по АВ и АС, а по 00 -плоскость сдвига.
Установлено русским К А Тиме, К. А Зворыкиным.
θ-угол сдвига.
Срезаемый слой, превратившись в стружку, подвергается дополнительной деформации вследствие трения стружки о переднюю поверхность инструмента. Зерна вытягиваются по плоскости О1О , которая составляет с плоскостью сдвига ОО угол β.
Таким образом, резание это процесс последовательного деформирования срезаемого слоя металла; упругого, пластического, разрушения - зависит от свойств материала. У хрупких металлов пластические деформации практически отсутствуют.
Для сталей средней твердости θ-30°, β зависит от свойств обрабатываемого материала и угла резания
Стружкабывает сливная, скалывания, надлома
Со стружкообразованием связано:
1. Подведение тепла
2. Характер образования струдки
3. Образование нароста:
4. Возникновение вибрации
Чтоб со стружкой бороться на резец устанавливают наростообломатель, канавку вырубают в резце, или режут прерывисто
7. Наростообразование при резании и методы борьбы с наростообразованием. Виды стружек.
Под влиянием работы деформации и сил трения в процессе резания выделяется тепло. Непосредственно прилегающий к передней поверхности резца металл может быть настолько разогрет, что становится весьма пластичным.
Когда сила трения превосходит силу сцепления металла, этот металл задерживается на передней поверхности резца, на него набегает еще слой и появляется нарост, потом он скалывается и прилипает к детали т.п.
Наибольшее наростообразование при скоростях от 15 до 30м/мин
Положительное влияние нароста.Увеличивает стойкость резца, уменьшается сила резания Увеличивает γ, следовательно, уменьшаются силы резания. Нарост удаляет центр давления стружки от лезвия, вследствие чего уменьшается износ. Улучшает теплоотвод.
Отрицательное влияние нароста. Увеличивает шероховатость. Вследствие изменения геометрии инструмента изменяются размеры детали. Поверхность получается волнистой. Вследствие изменения сил резания появляются вибрации, что ухудшает качество.
Вывод: при грубой, черновой обработке нарост положителен, при чистовой -отрицателен. При V=10-12 и 50-70 м/мин нароста нет.из-за графической заисимости,от 15 до 30 пик на графике.
Борьба с наростом. Изменение геометрии резца, Уменьшение V ,уменьшение т-ры,применение СОЖ, тщательная доводка передней пов-ти резца
Виды стружек и их усадка.
При резании металлов с разными физико-механическими свойствами образуются три вида стружки: сливная, скалывания и надлома.
Сливная
стружка(а)
образуется при резании пластичных
металлов и сплавов и представляет собой
сплошную ленту с гладкой внутренней
стороной. Наиболее опасна.
Стружка элементная(скалывания (б)) образуется при обработки металлов средней твердости. Имеет гладкую внутреннюю сторону, на внешней - ярко выраженные зазубрины
Стружка
надлома(в)
образуется при обработке
хрупких металлов и состоит из отдельных
элементов, несвязанных между собой:
Методы борьбы со стружкой
1. на резец устанавливают наростообломатель (Пластина из твердого сплава(Получение дополнительной деформации, стружка ломается)
2.Выполняется канавка( Стружка доворачивается и ломается)
3.Прерывистое резание(получаем стружку определенной длины)