КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ НАРУЖНЫХ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ, ОБРАБОТАННЫХ ШЛИФОВАЛЬНЫМИ КРУГАМИ С КОНТРОЛИРУЕМОЙ ФОРМОЙ ЗЕРЕН Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ТЕХНОЛОГИЯ И МАТЕРИАЛЫ

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

'КАЧЕСТВО ПОВЕРХНОСТИ НАРУЖНЫХ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ, ОБРАБОТАННЫХ ШЛИФОВАЛЬНЫМИ КРУГАМИ С КОНТРОЛИРУЕМОЙ ФОРМОЙ ЗЕРЕН

К подшипникам качения предъявляются высокие требования по статической и динамической прочности, по качеству материала, из которого они изготовлены, по качеству термической обработки, а также по состоянию их рабочих поверхностей - шероховатости и точности формообразования, наличию дефектов в поверхностных слоях. От состояния поверхностей качения подшипников во многом зависят надежность и долговечность их работы, поэтому важно знать, какие факторы и в какой степени влияют на формирование качества этих поверхностей.

Данная работа направлена на изучение качества обработанных поверхностей колец подшипников из термически упрочненной стали ШХ'5 после чистового шлифования инструментами с контролируемой формой зерэн.

Для оценки качества шлифованных поверхностей были выбраны: шероховатость (Я,), контроль формы обработанных поверхностей (волнистость, гранность), микротвердость, микроструктура и характер ее изменений в поверхностных слоях детали.

Исгытания проводились в условиях завода ОАО "РОЛТОМ" на внутришлифовальном станке модели ЭМ/ 4Е на операции врезного чистового шлифования наружных колец подшипников. Кольца предварительно проходили упрочняющую термическую обработку по типовому режиму, т.е. они подзергались закалке с последующим низким отпуском на максимальную твердость НЯС 64-66. Режимы резания для колец выбирались в соответствии с рекомендациями для этого вида обработки: 5чери=0,8 мм/мин, 5ЧИСТ=0,12 мм/мин, ^=50 м/с. Шлифование осуществлялось с использованием СОЖ.

С целью установления влияния формы шлифовальных зерен на качество обработки поверхностей на кафедре "Металлорежущие станки и инструменты" КузГТУ были изготоолсмы опытные партии шлифовальных кругов с характеристиками: ПП 63x12x16 25А10 [Кф] СМ1 5 К5; ПП 40x7x6 25А10 [Кф] СМ1 5 К5.

Отличительной особенностью данных кругов являлось наличие в них зерен определенной формы. Форма зерен количественно идентифицировалась по параметру коэффициент формы (Кф), равному отношению диаметров вписанных и описанных диаметров окружностей в проекции рассматриваемых зерен.

Дан-1ый коэффициет для зерен из белого электро-корунда численно изменялся з пределах от 1,2 до 2,88, причем, чем ближе величина Кф к единице, тем зерна более приближались к изометрической форме, а чем значительней Кф отличался от значения 1,0, тем больше зерна приобретали пластинчатую форму. Стандартный круг имел средний коэффициент формы зерен Кф= 1,7. Сортировка зерен по признаку формы осуществлялась методом вибросепарации [1].

В процессе шлифования значительная часть всех зерен не режет, а пластически деформирует поверхност-

77./7. КОРОТКОВА, доцент, канд. техн. наук, Н. В. ПРОКАЕВ, ст. преп., КузГТУ, г. Кемерово

ный слой и наклепывает его. Возникающее в результате резания и деформации металла большое количество тепла оказывает влияние на структуру металла.

За счет наклепа микротвердость в поверхностных слоях могла бы возрасти, но в результате теплового воздействия могут происходить также явления рекристаллизации, если -емпература в зоне резания превышает температурный порог рекристаллизации. В зависимости от температуры рекристаллизация может быть первичной либо собирательной, а может и не состояться, если температура в зоне резания будет нижэ температурного порога рекристаллизации.

В случае наличия очень высоких температур в поверхностных слоях может возникнуть явление самоотпуска, сопровождающееся снижением твердости или возникновением прижогов.

Результаты исследований микроструктуры и шероховатости дорожек качения подшипников после шлифования кругами с разной формой зерен приведены на рис. 1,2,3 (а, б) и 4.

График рис. 1 показывает, что форма зерна ощутимо влияет на микротвердость обработанной поверхности. Так, изменяя значение Кф от 1,7 (стандартный круг) до 1,2, можно увеличить микротвердость шлифованной поверхности от 13500 МПа до 16500 МПа колец подшипников 307 и 205. Менее заметна такая тенденция на операции выхаживания, на которой, возможно из-за длительности выхаживания, уменьшается глубина слоя с повышенной твердостью.

Я, МПа

2 /

ч3 —1 К—

0-

а, мкм

Рис. 1. Распределение микротвердости (Я) на шлифованной поверхности дорожки качения подшипника в глубь детали на расстояние а: кр/г/Сф=1,2 (1); круг/Сф=1,51 (2); стандартный круг(3)

(Продолжение на стр. 22) № 2(35)2007 19

ПРОМЫШЛЕННЫЙ КОНГРЕСС ЮГА РОССИИ

СЕНТЯБРЯ

метмаш

НЯПП мЕжаунАРоаныЕ

стан ко инструмент 7 шввтазси

МЕТАЛЛУРГИЯ МАШИНОСТРОЕНИЕ

344068, г. Ростов-на-Дону, пр. М. Нагибина, 30 fJ2T ЬШЩШ*

Тел./факс: (863) 268-77-84, 268-77-83, 268-77-65 — Ш КЗ ^в**®»»

E-mail: metall@vertolexpo.ru. Http://www.vertolexpo.ru И^Д ПИ ШЩИЛ К>Г

МЕЖДУНАРОДНАЯ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННАЯ ВЫСТАВКА

К

п

ОСТРОЕНИЕ. МЕТАЛЛООБРАБОТКА

ЗАНЬ

i-i 'ii

ЗБОРУДОВАПИе!

Организатор: _

ЭАО «Казанская ярмарка» 1ри поддержке:

Министерства экономики и промышленности Республики Татарстан, Министерства торговли и внешнеэкономического сотрудничества Республики Татарстан,

Ассоциации промышленных предприятий Республики Татарстан, Мэрии города Казани.

ВЫСТАВОЧНЫЙ ЦЕНТР ISO • 0001 К. <£Z

»оссия, 420059, г. Казань, Оренбургский тракт, 8, ел/факс: +7 (843) 570-51-16, 570-51-11 »-mail: pdvrt@bk.ru, kazanexpo@telebit.ru Цмааам *•• ^юааЬдма м

КАЗАНСКАЯ

or Р %Л Л Р If л

Новосибирская научно-производственная

__»«вглп ***** 000 «СТАНКИ РТМ»

МАШСЕРВПСПРПБОР

630087, г. Новосибирск, пр. К.Маркса, 30, оф. 309 тел.: (383) 346-37-79; т./ф.: 212-03-13; факс: 346-39-81. e-mail:msp@chpu.ru, www.chpu.ru

Модернизация станков с ЧПУ, систем ЧПУ, электроприводов.

«Комплект

издании

о современном

станкостроении

и инструментальном '"обеспечении,

системах

автоматизированном

оектировании

Подписка

Т Подпискам ерез «Издательство «ИТО»

по тел./факс:

(495) 366-98-00

e-mail: expo@ito-baza.ru ito-news.ru

через агентства

«РОСПЕЧАТЬ»

81249

«ПрессаРоссии» 42049 J

новости^

С^д ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

ТЕХНОЛОГИЯ И МАТЕРИАЛЫ

(Продолжение, начало на стр. 19)

Для оценки шероховатости дорожек качения подшипников шлифование производилось в двух ваэиантах: с зыхаживанием и без выхаживания.

В структуре шлифованных поверхностей металло-"рафически обнаружен светлый плохотравящийся слой {рис. 3). Это зона холоднодеформированного наклепанного металла. Наличие зон наклепанного металла подтверждается измерениями микротвердости. Результаты измерений показывают, в частности, что наблюдается прирост микротвердости в поверхностной (светлой) зоне шлифованных деталей.

Поверхность дорожки качения

Глубина микро-упрочнен ного слоя 150 мкм

Рис. 2. Распределение микротвердости в поверхностном слое дорожки качения подшипника 307 после обработки <ругами: а - ПП 63x12x16 25А10 СМ1 5 К5 (стандартный круг); б - ПП 63x12x16 25А10 [/Сф=1,2] СМ1 5 К5

К

1,2

1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0

ыхажгшаиш

<

без (

хаживаниел

с вы

1,2 1,51 1,7 2,04 2,39

КI

Рас. 3. Микроструктура дорожки качения подшипника 307 после шлифования кругом ПП 03x12x16 25А10 [Кф= 1,2] СМ I 5 К5 (увеличение х 500)

Рис. 4. Влияние формы зерен в круге (Кф) на шероховатость (йя) дорожек качения наружных колец подшипника 307 (шлифовальные круги ПП 63x12x16 25А10 [Кф] СМ1 5 К5)

Наличие наклепанной зоны до 150 мкм (рис. 1, 2, а, б) в поверхностных слоях колец, обработанных шлифовальным кругом с Кф= 1,2, свидетельствует о том, что температура в зоне резания не превышает 600 СС, т.е. не выше температурного порога рекристаллизации. Кроме того, она такова, что не вызывает явления распада мартенсита. Дополнительное упрочнение поверхностных слоев, вызванное наклепом, приводит к возникновению сжимающих напряжений, что в целом положительно отражается на качестве шлифованных деталей

Таким образом, проведенные исследования позволяют сделать вывод о том, что целенаправленно изменяя форму зерен от стандартной (Кф= 1,7) до изометрической {Кф= 1,2) в шлифовальных кругах, можно значительно повысить качество обработки деталей за счет снижения шероховатости и уменьшения отрицательного термического влияния на микроструктуру шлифованных поверхностей. В том числе можно полностью исключить появление прижогов при шлифовании, а также возникновение дополнительных растягивающих напряжений в поверхностных слоях деталей.

Список литературы

1. Па те!чт 2248851 С1 В 07 В 1/40, 13/00. Вибрационный сепаратор / А.Н. Короткое, Г.М. Дубов, В.Г. Баштанов - За-явл. 08.10.2003.; Опубл. 27.03.2005, Бюл. №9.

2. Влияние формы шлифовали ых зерен в шлифовальном круге на шероховатость обработанной поверхности /А.Н. Короткое, Н.В. Прокаев // Проблемы повышения эффективности металлообработки в промышленности на современном этапе. Материалы 4-й Всероссийской на-учно-практической конференции 23 марта 2006 - 2006. -С. 119-122.

Масштаб

20 мкм

22 № 2 (35) 2007