Технология конструкционных материалов

Хонинговальные бруски изготовляют из электрокорунда или карбида кремния, как правило, на керамической связке. Все шире применяют алмазное хонингование, главное преимущество которого состоит в эффективном уменьшении отклонений геометрической формы обрабатываемых отверстий, а также износа брусков в 150 - 200 раз по сравнению с износом обычных абразивных брусков.

Хонингование сопровождается охлаждением зоны резания. Смазывающе-охлаждающими жидкостями являются керосин, смесь керосина (80-90%) и веретенного масла (20-10%), а также водно-мыльные эмульсии. Для выполнения хонингования используют одно- и многошпиндельные станки.

Отделку поверхностей суперфинишированием проводят в основном для того, чтобы уменьшить шероховатость, оставшуюся от предыдущей обработки. При этом меняется высота и вид микровыступов. Обработанная поверхность имеет сетчатый рельеф, а каждый микровыступ скругляется. Фактическая поверхность контакта с другими деталями увеличивается, чем обеспечиваются более благоприятные условия взаимодействия трущихся поверхностей. Суперфинишированием обрабатывают плоские, цилиндрические (наружные и внутренние), конические и сферические поверхности заготовок из закаленной стали, реже - из чугуна и бронзы.

Обработку поверхностей производят абразивными брусками, которые устанавливают в специальной головке. Характерным для суперфиниширования является колебательное движение брусков одновременно с движением заготовки. Резание производится при давлении брусков 5-3 МПа, смазочный материал - малой вязкости.

При обработке наружной цилиндрической поверхности плотная сетка микронеровностей создается сочетанием вращательного движения заготовки, возвратно-поступательного ее перемещения и колебательного движения брусков вдоль оси заготовки. Амплитуда колебаний брусков составляет 1,5-6 мм, а частота колебаний 400-1200 в минуту. Колебательное движение головки ускоряет съем металла и улучшает однородность поверхности. Отношение скоростей движений в начале обработки составляет 2-4, а в конце 8-16. Процесс характеризуют сравнительно малые скорости движения резания, которые составляют 5-7 м/мин. Бруски самоустанавливаются по обрабатываемой поверхности.

Важную роль при обработке играет смазывающе-охлаждающая жидкость. Масляная пленка покрывает обрабатываемую поверхность, но наиболее крупные микровыступы прорывают ее и в первую очередь срезаются бруском. Давление брусков на выступы оказывается большим. По мере дальнейшей обработки давление снижается, так как все большее число выступов прорывает масляную пленку и, наконец, в тот момент, когда давление бруска не может разорвать пленку, она становится сплошной. Создаются условия для жидкостного трения. Процесс отделки автоматически прекращается. В качестве СОЖ используют смесь керосина с веретенным и турбинным маслом.

Лучший результат получают при обработке заготовок из стали брусками из электрокорунда, а при обработке заготовок из чугуна и цветных металлов - брусками с зерном из карбида кремния. В большинстве случаев применяют бруски на керамической и бакелитовой связках. Применение алмазных брусков увеличивает не только производительность обработки, но и стойкость инструмента в 80-100 раз. Алмазные бруски работают при тех же режимах, что и абразивные, но с большим давлением. Чаще всего для суперфиниширования используют два бруска, а при обработке крупных деталей - три или четыре.

Обычное суперфиниширование не ликвидирует отклонения формы, полученные на предшествующей обработке (волнистость, конусность, овальность и др.), но при усовершенствовании процесса можно снимать увеличенные слои металла, использовать особые режимы резания. В этом случае погрешности предыдущей обработки существенно снижаются.

Поверхностное деформирование. - эти методы обработки без снятия стружки все чаще применяют для деталей в связи с ужесточением требований к эксплуатационным характеристикам машин: производительности, быстроходности, прочности, точности и др. Такой обработке подвергают предварительно подготовленные поверхности.

Если формы заготовок приблизить к формам готовых деталей, то ответственные поверхности можно обрабатывать шлифованием и затем окончательно одним из методов обработки без снятия стружки. Представляется возможность уменьшить количество отходов и упростить обработку.

Методы обработки основаны на использовании пластических свойств металлов, т.е. способности металлических заготовок принимать остаточные деформации без нарушения целостности металла. Отделочная обработка методами пластического деформирования сопровождается упрочнением поверхностного слоя, что очень важно для повышения надежности работы деталей. Детали становятся менее чувствительными к усталостному разрушению, повышаются их коррозионная стойкость и износостойкость сопряжений, удаляются риски и микротрещины, оставшиеся, от предшествующей обработки.

В ходе обработки шаровидная форма кристаллитов поверхности металла может измениться, они сплющиваются в направлении деформации, образуется упорядоченная структура волокнистого характера. Поверхность заготовки принимает требуемые формы и размеры в результате перераспределения элементарных объемов под воздействием инструмента. Исходный объем заготовки остается постоянным.

В зоне обработки не возникает высокая температура, поэтому в поверхностных слоях фазовые превращения не происходят.

Обработку без снятия стружки выполняют на многих металлорежущих станках и установках, используя специальные инструменты. Созданы также особые станки, на которых наряду с резанием заготовки обрабатывают пластическим деформированием. Методы чистовой обработки используют для всех металлов, способных пластически деформироваться, но наиболее эффективны они для металлов с твердостью до 280 НВ.

Ожидается, что эти методы все больше будут применяться для высокоточной обработки и использоваться для деталей, размеры которых будут иметь точность в долях микрометра.

Обкатыванием и раскатыванием отделывают и упрочняют цилиндрические, конические, плоские и фасонные наружные и внутренние поверхности.

Сущность этих методов состоит в том, что в результате давления поверхностные слои металла, контактируя с инструментом высокой твердости, оказываются в состоянии всестороннего сжатия и пластически деформируются. Инструментом являются ролики и шарики, перемещающиеся относительно заготовки. Микронеровности обрабатываемой поверхности сглаживаются путем смятия микровыступов и заполнения микровпадин.

Обкатывают, как правило, наружные поверхности, а раскатывают внутренние цилиндрические и фасонные. При обкатывании роликами основными параметрами режима упрочнения являются давление в зоне контакта с роликом, число его проходов, подача и скорость обкатывания. Глубину деформированного слоя определяет давление.

Процесс обкатывания и раскатывания поверхностей проходит следующим образом. К вращающейся цилиндрической заготовке подводят закаленный гладкий ролик-обкатку, который под действием рабочего давления деформирует поверхность. Движение продольной подачи позволяет обрабатывать всю заготовку. Аналогичным инструментом обрабатывают элементы заготовок, но с поперечным движением. При раскатывании ролик-раскатку закрепляют на консольной оправке. Более совершенна конструкция инструмента с несколькими роликами.

Для обеспечения значительной однородности форм микронеровностей используют разнообразные конструкции инструментов, различающихся числом и формой деформирующих частей (роликов, шариков). Наилучшие результаты обеспечивают инструменты, на которые силы передаются через упругие элементы. Этим достигаются постоянные условия обработки в любой точке обрабатываемой поверхности. Сила может регулироваться.

Для обработки поверхностей обкатыванием и раскатыванием чаще всего используют токарные или карусельные станки, применяя вместо режущего инструмента обкатки и раскатки. Суппорты обеспечивают необходимое движение подачи. Раскатки можно устанавливать в пиноли задних бабок. Глубокие отверстия раскатывают на станках для глубокого сверления.

Так как нагрев заготовок в местах контакта с инструментом незначителен, охлаждения не требуется. Для уменьшения трения используют смазывание веретенным маслом или керосином.

Обкатыванием и раскатыванием лишь в незначительной степени исправляют погрешности предшествующей обработки. Поэтому предварительная обработка заготовок должна быть точной с учетом смятия микронеровностей и изменения окончательного размера детали. Решающее значение в достижении необходимого качества поверхностного слоя имеет давление на поверхность. Чрезмерно большое давление так же, как и большое число проходов инструмента, разрушает поверхность и может привести к отслаиванию ее отдельных участков.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Технология конструкционных материалов. Под редакцией А.М. Дальского.2-е изд., перераб. и доп. - М.; Машиностроение, 1993 г. - 448 с.

2. Технология конструкционных материалов. Под общей редакцией А.М. Дальского. 3-е изд.; перераб. и доп. - М.; Машиностроение, 1990 г. - 352 с.

3. Безрук В.Б., Маслакова Л.П., Методическое руководство к практической работе «Литьё в песчаные формы». МАДИ - М., 1996 г. 16 с.

4. Безрук В.Б., Погосбекян Ю.М., Александров В.Д., Ефремов А.Л. Разработки технологического процесса ручной электродуговой сварки. МАДИ - М., 1998 г. 41 с.

5. Маслакова Л.П., Разработки технологического процесса формообразования заготовки методом листовой штамповки. МАДИ - М., 1995 г. 18 с.

6. Кудряшов Б.А. Методические указания к лабораторным работам по курсу «Технологии конструкционных материалов. Анализ кинематики металлорежущих станков». МАДИ - М., 1995 г.19 с.

7. Кудряшов Б.А., Сас Ю.М. Методическое руководство к практической работе по курсу «Технологии конструкционных материалов». Выбор режущего инструмента и расчёт режима обработки заготовок на токарных станках». М. - МАДИ, 2000 г. 20 с.

8. Кудряшов Б.А., Сас Ю.М. Методическое руководство к практической работе по курсу «Технологии конструкционных материалов». Выбор шлифовального круга и расчёт режима шлифования заготовки в центрах». М. - МАДИ, 2002 г. 14 с.

9. Сас Ю.М., Методические указания к практической работе «Разработка управляющей программы для металлообрабатывающих станков с ЧПУ».

Размещено на Allbest.ru