Применение алмазного выглаживания для повышения износостойкости режущего инструмента

Размещено на http://www.allbest.ru/

применение алмазного выглаживания для повышения износостойкости режущего инструмента

Н.Д. Папшева, О.М.Акушская

Самарский государственный технический университет

Приведены результаты исследования влияния алмазного выглаживания на физико-механические характеристики поверхностного слоя и износостойкость инструмента.

Ключевые слова: алмазное выглаживание, пластическая деформация, износостойкость.

APPLICATION DIAMOND BURNISHING FOR DURABILITY IMPROVEMENT CUTTING TOOL

Papsheva N.D., Akushskaya O.M.

Samara State Technical University

The results of studies of the effect of diamond burnishing on the physico- mechanical characteristics of the surface layer and the wear resistance of the tool.

Keywords: diamond burnishing , plastic deformation , wear resistance.

Срок службы деталей машин и инструментов в значительной степени определяется состоянием поверхностного слоя. К методам, обеспечивающим улучшение физико-механических и эксплуатационных характеристик последнего, относится алмазное выглаживание. Особенность данного метода определяется такими свойствами алмаза как высокая твердость и теплопроводность. Алмазное выглаживание характеризуется небольшими усилиями (до 250 Н), что дает возможность обработки маложестких деталей.

При обработке алмазная сфера выглаживателя, прижатая с определенным усилием Р_у к поверхности детали, скользит по ней, вызывая пластическую деформацию поверхностного слоя.

Установлено, что изменение Р_у с 150 до 200 Н сопровождается увеличением остаточных сжимающих напряжений с 150 до 700 МПа, микротвердости до 10200 МПа, повышением степени деформационного упрочнения с 6 до 20% (рис.1).

При алмазном выглаживании в поверхностном слое образуется мелкодисперсная структура с высокой плотностью дислокаций (с). Происходит развитие микроискажений, выделение мелкодисперсных карбидов и фазовые г->б превращения, что способствует повышению износостойкости инструментов.

При алмазном выглаживании наблюдается дробление зерен (D=8,4*10^-6 см) и образование мелкодисперсной структуры в поверхностном слое глубиной до 200 мкм. При этом растет плотность дислокаций (с до 0,7*10¹²), а количество остаточного аустенита А снижается с 27 до 15% (рис. 2 а, б). Происходит рост микроискажений, выделение мелкодисперсных карбидов и фазовые г->б превращения, что способствует повышению износостойкости инструментов. Причем максимальные значения микроискажений с увеличением Р_у растут, располагаясь на некотором расстоянии от поверхности, что объясняется локальным выделением тепла при выглаживании.

Рис.1. Влияние усилия выглаживания на распределение микротвердости (обрабатываемый материал Р9К5,

1 - P_y=50 н, 2-P_y=100 н, 3-P_y=200 н, 4 - P_y=300 н).

алмазный выглаживание износостойкость инструмент

При алмазном выглаживании силы трения, влияющие на нагрев области обработки, пластическую деформацию и параметры качества поверхности, возникают в зоне контакта. При этом коэффициент трения f_тр включает деформационную f_деф и адгезионную f_адг составляющую:

f_тр=f_деф+f_{адг .}

Деформационная составляющая коэффициента трения может быть определена по формуле

f_деф=0,55,

где h - глубина внедрения выглаживателя, мм; r - радиус рабочей части выглаживателя, мм.

а

б

Рис. 2. Изменение тонкой кристаллической структуры при алмазном выглаживании: а-остаточный аустенит-А, б - плотность дислокаций с.

Адгезионная составляющая для стали Р9К5 f_адг =0,036. Результаты расчета, представленные на рис.3, показывают увеличение коэффициента трения f_тр с 0,042 до 0,07 и деформационной составляющей f_деф с 0,015 до 0,045 при возрастании силы выглаживания от 50 до 300 Н.

Исследованиями установлено, что износостойкость выглаженного инструмента повышается в 1,5-2,5 раза. Причем, наибольшее повышение износостойкости наблюдается у инструмента, поверхностный слой которого характеризуется большими значениями остаточных сжимающих напряжений, более высокой микротвердостью. Последнее наиболее эффективно достигается путем увеличения усилия упрочнения P_y .

Стойкостные испытания проводились с использованием метода радиоактивных изотопов, который позволяет получить дополнительную информацию о характере износа режущего инструмента. Этот метод характеризуется высокой чувствительностью и дает возможность резко сократить время испытаний. В качестве метода активирования было выбрано нейтронное облучение.

Рис. 3. Влияние силы выглаживания на коэффициент трения: 1 - f_деф; 2 - f_тр.

Анализ графиков, приведенных на рис._4 показывает, что начальный удельный износ у всех резцов достигает максимальных значений (стадия приработки), затем интенсивность износа резко снижается. В области установившегося износа после 30 минут работы удельный износ у неупрочненных резцов составил Дс=185 имп/сек, у выглаженных Дс=65 имп/сек.

Исследование влияния скорости резания на удельный износ показали, что наименьший износ упрочненных резцов наблюдается при скорости 20-25 м/мин. С увеличением скорости резания удельный износ упрочненных резцов растет менее интенсивно и составляет при скорости 80 м/мин Дс=183имп/сек и для неупрочненных резцов Дс=330 имп/сек.

Рис. 4. Влияние алмазного выглаживания на удельный износ (материал Р9К5, P_y=200Н).

При точении износ режущего инструмента происходит в основном по задней поверхности, поэтому с целью повышения производительности целесообразно подвергать выглаживанию только заднюю поверхность. Характерно, что при переточке инструмента по неупрочненной поверхности эффект упрочнения сохраняется. Это позволяет использовать режущий инструмент в течение всего периода эксплуатации без промежуточной операции алмазного выглаживания после каждой переточки.

Список литературы

1. Торбило В.М. Алмазное выглаживание. М.: Машиностроение,

2. Михин Н. М. Трение в условиях пластического контакта. М.: Наука, 1968.

Размещено на Allbest.ru