Обработка пластическим деформированием экономична высокой производительностью, возможностью получения поверхностей с малой шероховатостью и необходимыми физико-механическими свойствами и как результат - существенное улучшение поверхностного слоя. Детали становятся менее чувствительными к усталостному разрушению, у них повышается коррозионная стойкость и износостойкость сопряжений, удаляются риски и микротрещины, оставшиеся от предшествующей обработки. Поэтому качество поверхностного слоя является одним из главнейших факторов, определяющих долговечность деталей машин и инструментов.
Для улучшения качества поверхностного слоя дополнительно или взамен некоторых способов обработки резанием эффективно применять упрочняюще - чистовую обработку пластическим деформированием. При такой обработке дефекты, образовавшиеся в поверхностном слое детали на предшествующих операциях резания, особенно при шлифовании, в значительной мере ликвидируются, слой упрочняется, в нем создаются сжимающие остаточные макронапряжения, долговечность деталей возрастает.
Основными показателями упрочняюще - чистовой обработки являются толщина и степень наклепа, величина остаточных макронапряжений сжатия и шероховатость поверхности.
Одним из способов упрочняюще - чистовой обработки пластическим деформированием является обкатывание роликом. Это наиболее распространенный процесс, так как имеет большие возможности: снижается шероховатость поверхности от Rz = 40 до Ra = 0,16 мкм; увеличивается микротвердость поверхностного слоя на 40-60%, получается наклеп значительной толщины, а точность размеров повышается на 10-12%.
Ориентировочно припуск под обработку методом пластической деформации может быть определен по формуле
2D = K(R1z - R2z),
где 2D - припуск на диаметр; R1z, R2z - шероховатость поверхности до и после обработки, мкм; K - коэффициент, равный 1,1-1,5, зависит от твердости металла; чем выше твердость, тем меньше коэффициент. Параметры режима обработки, обеспечивающие получение заданной шероховатости, указаны в табл. 1.
Таблица 1
|
Радиус профиля роликов, мм |
Подача S, мм/об, для получения параметра шероховатости Ra, мкм |
||||||
|
1,25-0,63 |
0,63-0,32 |
0,32-0,16 |
|||||
|
Исходная шероховатость поверхности, мкм. |
|||||||
|
Rz = 40* |
Rz = 20 |
Ra = 2,25 |
Rz = 20 |
Ra = 2,5 |
Ra = 2,5 |
Ra = 1,25 |
|
|
5 |
0,07 |
0,15 |
0,30 |
0,07 |
0,15 |
0,07 |
0,15 |
|
20 |
0,29 |
0,58 |
0,80 |
0,29 |
0,42 |
0,29 |
0,30 |
|
50 |
0,74 |
1,24 |
1,24 |
0,66 |
0,66 |
0,48 |
0,48 |
|
100 |
1,45 |
1,8 |
1,8 |
0,96 |
0,96 |
0,66 |
0,66 |
|
200 |
2,55 |
2,55 |
2,55 |
1,35 |
1,35 |
0,95 |
0,95 |
*При Rz = 40 мкм число рабочих ходов равно 2, для остальных параметров шероховатости - 1.
Полученные значения P должны быть умножены на коэффициент K, зависящий от твердости обрабатываемого материала:
K = 0,01HB - 0,4.
При обработке стальных деталей в качестве смазки применяются 5%-я эмульсия, сульфофрезол, смесь машинного масла с керосином (каждого по 50%). Чугунные детали обрабатывают без смазки.
Обкатка штоков штамповочных молотов роликами является завершающей операцией технологического процесса. Обкатке подвергаются все штоки штамповочных молотов. Обкатывается цилиндрическая и конусная часть штока. Обкатывание производится на токарном станке, обеспечивающем продольную подачу суппорта 0,42-0,84 мм/об. Для обкатки используют однороликовое приспособление. Ось центров станка и ось ролика должны лежать в одной плоскости, допускаемое смещение не более 0,5 мм. Поверхность, подлежащая обкатке, должна соответствовать Rz = 20. Во избежание прогиба штока, а так же выдавливания его из центров обкатку производят с применением люнета. Накатка производиться роликом Д = 80 мм, R = 8 мм. Усилие ролика на шток P = 10000 н, подача суппорта S = 0,42 мм/об. Скорость вращения штока приведена в табл. 2. Перед обработкой, шток обильно смазывается машинным маслом. Обкатку начинают с цилиндрической части штока при равномерном усилии на всей длине штока. Режим давления ролика при обкатке приведен в табл. 3. Анализ режимов упрочнения штоков штамповочных молотов был проведен по исследованиям технологических процессов ряда крупнейших металлургических предприятий (г. Ижевск, Волгоград, Нижний Тагил, Екатеринбург и др.).
Таблица 2
|
Молот, тнс |
Диаметр штока, мм |
Число оборотов, мин |
|
10 тн.с |
255 |
38 об/мин |
|
5 тн.с |
190 |
55 об/мин |
|
2 тн.с |
153 |
63 об/мин |
|
1 тн.с |
121 |
76 об/мин |
Таблица 3
|
Показания манометра, н/см2. |
Усилие на плунжере, н |
|
500 |
6280 |
|
550 |
6910 |
|
600 |
7540 |
|
650 |
8160 |
|
700 |
8790 |
|
800 |
10050 |
Список литературы
1. Белецкий Д.Г. Справочник токаря - универсала. - М.: Машиностроение, 1987.
2. Дальский А.И. Технология конструкционных материалов. - М.: Машиностроение, 1977.