WikiSort.ru - Не сортированное

Алмазное выглаживание

Алмазное выглаживание — процесс пластического деформирования исходного микропрофиля под действием усилия, приложенного к алмазу (или другому сверхтвердому материалу).

Сущность метода и его возможности

Пластическая деформация металла приводит к сглаживанию микрогребешков обрабатываемой поверхности и заполнению впадин микропрофиля объемом сдеформированных гребешков.

Применение  природных  алмазов  для  обработки  ППД  качественно  изменяет  этот процесс. Создается возможность получить исключительно высокий класс чистоты поверхности почти на всех пластичных металлах и сплавах любой твердости. Усилие, с которым осуществляется процесс выглаживания алмазом, позволяют обрабатывать тонкостенные и маложесткие изделия при этом упрочняется поверхностный слой и в нем образуются остаточные сжимающие напряжения. Все это становится возможным благодаря исключительным физико-механическим и эксплуатационным свойствам алмаза, как инструментального материала.

Исторические факты

Вопросу исследований процесса выглаживания изделия алмазными инструментами посвящены ряд работ отечественных и зарубежных авторов. Первые исследования процесса были выполнены И.Холлом.

Холл для исследования процесса выглаживания использовал алмазные инструменты с цилиндрической и сферической рабочими поверхностями. Исследования  Холла показали, что в процессе выглаживания непосредственно перед инструментом по бокам и под ним происходит сжатие и пластическая деформация металла, который после прохода инструмента разгружается от напряжений не превышающих предел упругости. Впадины, находящиеся между гребнями микронеровностей, если они не очень глубоки, заполняются металлом гребней текущим в результате воздействия инструмента. На рис.1 ? сплошной и пунктирной линиями показано взаимное  положение остающихся на поверхности изделия следов инструмента при двух последующих проходах.

Эксплуатационные свойства алмазов

Алмаз обладает высокой теплопроводностью. Коэффициент теплопроводности его более, чем в два раза превышает коэффициент теплопроводности твердого сплава ВК8, в пять раз выше, чем стали Р18 и сплава Т15К6, десятки раз превышает коэффициент теплопроводности минералокерамики. Высокая теплопроводность алмаза при использовании его в качестве инструментального материала обеспечивает хороший теплоотвод из зоны обработки, вследствие чего на контактных поверхностях имеют место сравнительно меньшие температуры, чем при выглаживании другими инструментальными материалами. Благоприятный термический режим в области контакта создается также благодаря высокой теплоемкости алмаза.

Кристалл   алмаза   обладает   низким   коэффициентом   трения   по   металлической поверхности (около 0,05). Исключительно высокая чистота, с которой может быть отполирована его рабочая поверхность, чрезвычайная прочность и износоустойчивость, делают алмаз незаменимым инструментальным материалом для выглаживания.

Вибронакатывание

Вибродинамическое накатывание . В основе этого процесса образования регулярно расположенных углублений в отличие от ранее рассмотренных лежит не резание, а холодное пластическое деформирование обрабатываемого материала. Основной особенностью этого способа является сочетание раскатывающего действия, характерного для большинства способов поверхностного пластического деформирования (ППД), с ударным. В результате доля остаточной деформации возрастает, что приводит, при прочих равных условиях, к более значительному упрочнению как по степени, так и по глубине залегания упрочненного слоя металла.

Режим ударного вибронакатывания определяется следующими параметрами: усилием Р ударного вдавливания инструмента (шариков, бойков сферической формы), частотой вращения заготовки , подачей деформирующего инструмента s, числом двойных ходов деформирующего элемента и его диаметром. Варьируя значения этих параметров, можно создавать различные системы углублений, различающиеся их числом на единицу площади обрабатываемой поверхности, площадью, занимаемой углублениями относительно номинальной, формой и глубиной углублений и их взаимным расположением. Таким образом, управляя образованием углублений, можно создавать системы с не касающимися, частично перекрывающими одна другую лунками и одностороннее динамическое воздействие на заготовку и элементы станка, что ограничивает возможность его применения для обработки маложестких и неравножестких деталей, приводит к снижению жесткости станков, появлению шума.

Особенности метода

ППД алмазными инструментами дает хорошие результаты при обработке почти всех металлов. Исключением являются детали из титана.Наибольшее влияние на шероховатость упрочненной поверхности, как и при обкатке, оказывает радиальное усилие. Оптимальное значение этого усилия зависит от механических свойств металла, от формы и размеров инструмента и других параметров процесса. Для расчета оптимального значения радиального усилия Чекиным Г.И. получена формула:

${\displaystyle P=kH_{D}\left({\frac {DR_{C}}{D+R_{C}}}\right)}$

где k - коэффициент, определяемый опытным путем, k = 0,0013 для закаленных сталей и h = 0,008 для

незакаленных сталей, H  – твердость обрабатываемой поверхности в Н/мм2; D - диаметр обрабатываемого

изделия; RC - радиус сферы рабочей поверхности инструмента.

 Для ППД  алмазными  инструментами  характерны  сравнительно  небольшие  значения  силы  Р, которые в общем случае находятся в пределах от 50 до 300 Н. Важным параметром процесса выглаживания является подача, которая обычно берется в пределах  от  0,  005  до  0,10  мм/об. Скорость  выглаживания  практически  не  влияет  на микрорельеф упрочненной поверхности. Однако, при больших скоростях могут возникнуть вибрации, ухудшающие качество  обработки  и  снижающие  стойкость  инструмента. 

См. также

• Пластическое деформирование металлов и сплавов.
• Алмазное выглаживание поверхностного слоя деталей машин и выбор оптимального режима выглаживания

• Режимы выглаживания. Эффективность применения.

• Исследование и оптимизация технологии алмазноговыглаживания деталей из нержавеющих сталейдля авиационных двигателей и агрегатов.

Источники

• Обзор исследований отделочно-упрочняющей обработки методом поверхностного пластического деформирования

• Шнейдер Ю.Г. Эксплуатационные свойства деталей с регулярным микрорельефом.

Литература

1. Л. Г. Одинцов. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. Справочник., М.: Машиностроение, 1987, 328 с.
2. Ударное вибрационное накатывание В. Б. Сахов, Ю. П. Лебедев, О. А. Парманин, О. И. Соколов — В кн.: Прикладная механика в . приборостроении. Л.: Л 1976
3. Шнейдер Ю. Г. Образование регулярных микрорельефов на деталях и их эксплуатационные свойства. Л.: Машиностроение, 1972. 230 с.