Сущность «холодного» и «горячего» пластического деформирования

 

Различают пластическое деформирование холодное и горячее. Холодное деформирование вызывает пластическую деформацию детали, проходящую при температуре ниже температуры металла рекристаллизации и приводящую к упрочнению метала (наклепу). Горячее деформирование обусловливает пластическую деформацию детали, происходящую при температуре выше температуры рекристаллизации и не приводящую к упрочнению металла.

T_рекр=0,4Т_плав

При восстановлении деталей деформированием рекомендуются следующие температуры Т:

- для деталей из углеродистых сталей Т=1250-800 ^оС

- для деталей из легированнх сталей Т=1150-850 ^оС

- для деталей из бронзы Т=850-700 ^оС

 

8. Методы поверхностно-пластического деформирования (ППД) деталей

Многие детали при восстановлении их формы и размеров различными способами утрачивают свою первоначальную усталостную прочность и износостойкость. Од­ним из способов восстановления этих механических свойств является поверхност­ное пластическое деформирование деталей (наклеп).

Повышение усталостной прочности и компактной выносливости деталей в результате поверхностного пластического деформирования (ППД) обусловлено следующими факторами:

- созданием остаточных сжимающих напряжений в поверхностном слое;

- получением благоприятных по форме микронеровностей и минимального параметра шероховатости;

- положительными микроструктурными изменениями в поверхностном слое;

- созданием направленной текстуры (кристаллографической ориентации) металла в поверхностном слое.

Износостойкость деталей, подвергнутых ппд, повышается в результате:

- создания благоприятного микропрофиля поверхности, форма неровностей которого наиболее соответствует микропрофилю деталей после их приработки;

- повышения микротвердости поверхности, которая в результате пдд уве­личивается на 40-70 %;

- повышения сопротивления схватыванию металла, которое обусловлено формированием микропрофиля, благоприятного для подачи и удержания смазоч­ного материала в месте контакта деталей.

Сущность способов ППД заключается в создании в поверхностном слое де­тали остаточных напряжений сжатия путем его пластического деформирования на незначительную глубину. В соответствии с ГОСТ 18296-72 методы ППД подраз­деляются на статические и ударные.

К статическим методам относятся:

- выглаживание;

- обкатывание;

- дорнование,

К ударным методам относятся:

- дробеструйная обработка;

- ультразвуковая обработка;

- центробежная обработка;

- упрочняющая чеканка;

- вибрационная ударная обработка;

- обработка механической щеткой.

 

Обкатка роликами и шариками применяется для упрочнения наружных и внутренних поверхностей деталей (рисунок 3.43). Обработка ведется специальны­ми инструментами, которые устанавливаются на суппорте станка и прижимаются к детали за счет подачи. При данной обработке достигаются требуемая шерохова­тость R_а = 0,63 -1,16 мкм и повышение усталостной прочности на 20-30 %.

Выглаживание заключается в пластическом деформировании обрабаты­ваемой поверхности детали скользящим по ней инструментом (рисунок 3.44). В зависимости от характера силового воздействия на деталь различают алмазное выглаживание и вибрационное выглаживание. В результате алмазного выглаживания износостойкость детали повышается на 35-65 %, усталостная прочность - на 30-60 % при одновременном улучшении качества обрабатываемой поверхно­сти по сравнению со шлифованием.

21

 

С разработкой и внедрением в производство промышленных лазеров сфор­мировался новый, весьма эффективный способ поверхностной обработки - ла­зерное выглаживание. Сущность данного способа заключается в сканировании поверхности детали лазерным лучом. Совокупность термического и силового воз­действия лазерного луча позволяет значительно повышать прочность и износо­стойкость обрабатываемой детали.

К числу новых технологических процессов обработки деталей пластическим деформированием относят вибрационное обкатывание и раскатывание. Сущ­ность его заключается в том, что путем сложного относительного перемещения детали и инструмента, совершавшего вдоль оси детали колебания, на поверхности выдавливаются канавки в виде сетки. Благодаря вибрации инструмента образуют­ся микронеровности, имеющие больший радиус закругления, чем при других ви­дах обработки. Такая форма поверхности обеспечивает быструю прирабатываeмость и повышение износостойкости деталей (гильза цилиндров) в 1,5-2 раза.

Вибрационное выглаживание (см. рисунок 3.44, б) отличается от обычного тем, что алмазной гладилке дополнительно к подаче движения сообщается воз­вратно-поступательное движение (1500-3000 двойных ходов в минуту). Этот процесс обработки также повышает износостойкость, чистоту поверхности детали и снижает усилие обработки, что позволяет осуществлять обработку детали за один проход. Одновременная обработка резанием детали и пластическим дефор­мированием (обкатыванием) является эффективным способом сокращения цикла обработки, повышение ее точности, качества и экономичности. Наибольшее рас­пространение в последнее время получают способы обработки деталей, связанные

с совмещением наплавки, напыления и деформирования.

Поверхностное дорнование применяется для упрочнения внутренних дета­лей типа «труба, втулка». Сущность данного способа заключается в протягивании через отверстие специального инструмента (дорна), имеющего больший размер (рисунок 3.45). По назначению поверхностное дорнование может быть сглажи­вающим, калибрующим и упрочняющим.

22

 

Поверхностное дорнование (рисунок 3.45) характеризуется:

- натягом i (разностью диаметров отверстия D и дорна d);

- скоростью дорнования V;

- силой дорнования Р и геометрическими характеристиками дорна.

Дробеструйная обработка применяется с целью повышения усталостной

прочности деталей, испытывавших знакопеременные нагрузки, таких как пружи­ны, торсионные валы, рессоры и др. Пластическое поверхностное деформирова­ние обрабатываемой детали достигается за счет ударного воздействия потока дро­би. В зависимости от источника кинетической энергии (струи газа, жидкости или вращения ротора) различают пневмо-, гидродробеструйную и дробеструйную об­работку. При обработке применяют стальную или чугунную дробь диаметром 0,5 -1,5 мм. Наклепанный слой имеет глубину до 1 мм.

Весьма эффективным способом повышения усталостной прочности, твердо­сти и износостойкости является центробежная обработка. При данной обработке на поверхность наносят последовательные удары рабочими элементами (шарами или роликами), свободно сидящими в радиальных отверстиях вращающегося дис­ка (рисунок 3.46).

При ударе об обрабатываемую поверхность шарики 2 перемешаютсяцен­тру диска, отдавая энергию, создаваемую центробежной силой. Метод применяют в основном для повышения сопротивления усталости деталей, работающих в тя­желых условиях эксплуатации. С его помощью удается повысить сопротивление усталости обработанных деталей в 1,5-4 раза.

Упрочняющая чеканка является наиболее эффективным способом упроч­нения галтелей на валах. При этом способе наклеп на упрочняемых поверхностях создается при помощи бойков ударного действия, приводимых в движениеприпомощи специальных приспособлений. Глубина наклепа при чеканке в несколько раз выше, чем при других способах ППД и может достигать 30-40 мм.