CC BY
29
п, б. гринберг с. н. поворознюк* к. н. полещенко*
Научно-исследовательский институт двигателей
'Омский государственный университет
УДК 537.534:621.9.025
методы повышения эффективности
Функционирования
трибосистемы резания при обработке жаропрочных сплавов
ПРИВЕДЕНЫ НЕКОТОРЫЕ МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ УСТОЙЧИВОГО ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ТРИБОСИСТЕМЫ РЕЗАНИЯ ПРИ ЧЕРНОВОЙ ОБРАБОТКЕ ТРУДНООБРАБАТЫВАЕМЫХ ТИТАНОВЫХ И НИКЕЛЕВЫХ СПЛАВОр НА ОСНОВЕ ОРИГИНАЛЬНОГО ПОДХОДА К СОЗДАНИЮ РАЦИОНАЛЬНОГО НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ НА РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЯХ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА КАК НА СТАДИИ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ, ТАК И В ПРОЦЕССЕ ТРИ60ВЗАИМ0ДЕЙСТВИЯ. РАССМОТРЕНЫ ОРИГИНАЛЬНЫЕ КОНСТРУКТОРСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ, НАПРАВЛЕННЫЕ НА ОБЕСПЕЧЕНИЕ РАЦИОНАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ТРИБОКОНТАКТА.
В настоящее время в связи с разработкой и использованием конструкционных материалов с повышенными физико-механическими свойствами, имеющих низкую обрабатываемость резанием, вновь возрос интерес к повышению эксплуатационных характеристик инструментов. В полной мере это относится к механической обработке сплавов на титановой и никелевой основе, ранее широко применявшихся практически только в авиационной промышленности. Известно, что функционирование трибосистемы резания (TCP) определяется совокупностью трех взаимосвязанных процессов [1]: стружкообразования, изнашивания рабочих поверхностей режущих инструментов и образования обработанной поверхности. Специфика свойств титановых и никелевых сплавов определяет особенности динамики данной TCP. Общими чертами ее функционирования являются высокие напряжения в зоне трибомеханического контакта при неравномерном протекании процесса пластического деформирования [2 - 4]. При механической обработке титановых сплавов контактные нагрузки достигают 1300...1500 Мпа, а при резании жаропрочных сплавов - до 5000 Мпа при больших подачах и до 9000 Мпа при малых. Однако причины столь значительных напряжений для обоих сплавов различны. Для титановых сплавов их причиной является формирование малой площади контакта вследствие их низкой пластичности и теплопроводности, в сочетании с высокой химической активностью. Значительная величина контактных напряжений при резании никелевых сплавов связана с их высокой упрочняемостью при резании и жаропрочностью. При их пластическом деформировании предел прочности возрастает в 2 раза, предел текучести - в 3...4 раза. Следствием неустойчивости функционирования TCP является образование суставчатой и элементной стружки при механической обработке титановых и большинства никелевых сплавое. Это обуславливает пониженную виброустойчивость процесса трибоеэаимодействия и в сочетании с интенсивным схватыванием стружки с инструментом приводит к локальным разрушениям поверхностей режущих пластин в местах адгезионного контакта. Высокие контактные нагрузки и температуры инициируют пластическое деформирование передней поверхности и опускание режущей кромки, приводящее к значительному изменению начальной геометрии режущего клина и функционирования ТОР [1]. Возникновение высоких температур, кроме того, создает предпосылки для структурно-фазовых превращений в срезаемом слое, сопровождающихся образованием карбидов в никелевых и твердых окислов в титановых сплавах. Они, обладая
высокой истирающей способностью, способствуют интенсивному абразивному изнашиванию режущего инструмента. Вместе с тем создаются условия для протекания диффузионных и окислительных явлений в зоне трибомеханического контакта, что приводит к увеличению соответствующих составляющих износа. Изложенные специфические особенности триботехнических процессов, происходящих при резании этих материалов обуславливают высокую интенсивность изнашивания инструментального материала (как правило, одно-карбидного твердого сплава) и быструю потерю инструментом режущих свойств.
Устойчивое функционирование TCP зависит от множества параметров, к числу которых относятся правильно выбранные режимы резания и геометрические параметры режущего клина, материалы основы и покрытий инструмента, технологические среды и способы их введения в зону резания и т. д. В данной работе представлены результаты исследований и разработок, направленных на повышение устойчивости функционирования TCP при обработке труднообрабатываемых материалов, на основе оригинального подхода к созданию рационального напряженного состояния рабочих поверхностей инструмента, как на стадии его изготовления, так и в процессе функционирования трибосистемы.
Инструмент является наиболее важным и в то же время самым слабым элементом в трибосистеме резания. Анализ условий эксплуатации резцов показал, что областью, для которой необходимость создания системы инструмента ощущается наиболее остро, является предварительная (черновая и получистовая) обработка заготовок титановых и жаропрочных сплавов на токарных и карусельных станках С ЧПУ и без него [2,4,11,12.17],
Во многих источниках указывается, что возможности напайных резцов для черновой обработки труднообрабатываемых сплавов исчерпаны [11-13,15,16]. Их дальнейшее применение для черновой обработки титановых и жаропрочных сплавов препятствует повышению производительности и эффективности использования оборудования, особенно станков с ЧПУ. Однако, рассматривая процесс резания, как трибо механический, мы не можем разделить этот процесс на процесс резания напайным или сборным инструментом. Анализ процесса сточки зрения TCP показывает, что если геометрические параметры и материалы (в том числе их структурно-фазовое состояние) сборного и напайного резцов одинаковы, то и функционировать они должны одинаково, но при условии, что контактные зоны имеют
напряжения одного рода и они одинаково распределены по рабочим поверхностям. Поэтому актуально рассмотреть природу появления напряжений на рабочих поверхностях не только на стадии эксплуатации инструмента в TCP, но и на стадии его подготовки к эксплуатации. В частности, на стадиях прессования твердосплавных пластин, модификации их поверхностей различными методами.
Значительное различие в коэффициентах линейного расширения твердого сплава и стали вызывает появление внутренних напряжений в твердом сплаве при его охлаждении после пайки и при нагреве инструмента в процессе работы. В связи с тем что твердые сплавы успешно воспринимают сжимающую нагрузку и ппохо работают на растяжение и изгиб [7], формирование в них растягивающих напряжений является весьма нежелательным. Функционирование TCP при механической обработке титановых и никелевых сплавов, приводящее к возникновению циклических переменных нагрузок, делает эту проблему особенно актуальной. В то же время пайка пластин осуществляется с тыльной, нерабочей стороны пластины и при этом на ней формируются остаточные сжимающие напряжения, а на передней поверхности резца, соответственно, растягивающие. Подтверждением этому являются трещины на режущих пластинах, которые нередко появляются после напайки [13].
Пресс-формы для производства как напайных, так и сборных реэцое сконструированы таким образом, что усилие прессования направлено перпендикулярно передней поверхности [20]. При этом на передней поверхности уже в процессе прессования возникают растягивающие напряжения,
Широко известно в то же время, что остаточные сжимающие напряжения, напротив, в определенных условиях способствуют залечиванию очагов развития субмикротрещин, либо снижают уровень, прикладываемых в процессе трибоконтакта растягивающих напряжений. Таким образом, создание внутренних сжимающих напряжений позвопяет повысить устойчивость функционирования TCR
Для доказательства возможности получения режущего инструмента с напряжениями сжатия на передней поверхности была изготовлена пресс-форма, в которой прессование стандартной пластины было проведено с приложением усилия прессования параллельно режущей кромки. Рентгенографические исследования, проведенные на дифрактометре Дрон ЗМ с использованием фильтрованного Си-К8 - излучения показали смещение пиков карбидной фазы пластин, спрессованных по вышеуказанному варианту, относительно стандартных в сторону меньших Бреггоеских углов. Это свидетельствует об изменении остаточных напряжений 1 рода е сторону увеличения сжимающих (или уменьшения растягивающих} напряжений. Сравнительные испытания показали, что такие пластины показывают увеличение устойчивости режущего клина на начапьном этапе резания и более низкую интенсивность изнашивания в процессе резания.
Общей тенденцией является применение сборного инструмента, обеспечивающего эначитепьную экономию за счет повышения эксплуатационных свойств, ликвидации причин появления нежелательных напряжений и микротрещин s пластинах. При этом появляется возможность применения более износостойких инструментальных материалов, нанесения покрытий, упрочнения поверхностей инструмента различными методами модификации и обеспечения заданного напряженного состояния на контактных поверхностях. Известные сборные резцы [4. 13, 14, 15] лишены большинства недостатков, свойственных напайным резцам, но, как правило, сложны, неуниверсальны, ненадежны е работе и не отвечают основным требованиям, предъявляемым специфическими условиями черновой обработки жаропрочных сплавов. Поскольку
возможности совершенствования напайных резцов в значительной мере исчерпаны, а стандартные резцы с многогранными неперетачиваемыми пластинами не обеспечивают устойчивого функционирования данной TCR задача создания соответствующей системы инструмента здесь особенно актуальна.
Известен ряд конструкций [11 ], в которых для создания сжимающих напряжений на передней поверхности режущего инструмента, использовались оригинальные конструкции резцов. Так, попытка создания сжимающих напряжений на передней поверхности путем механического сжатия просматривается в резце фирмы Wickmar» (Канада) [15), где режущую пластину помещают в клиновой паз ножа и закрепляют забиванием ножа в державку. После переточки первоначальное положение пластины восстанавливают с помощью специального винта. Большой износ резцов по задней поверхности, особенно при обработке титановых сплавов, приводит к высокому расходу твердого сплава. Другой недостаток состоит в невозможности снимать большие, припуски из-за ограниченной длины режущей кромки.
Более четко эта тенденция просматривается в резце для черновой обработки на проход [11), содержащем четырехгранную режущую пластину, закрепляемую клином (рис. 1). Пластина снабжена четырьмя скосами, расположенными симметрично на ее боковых нерабочих сторонах. Угол скосов близок к углу самоторможения. Пластика, зажатая между клином и скошенной боковой поверхностью гнезда державки, подвергается предварительному нагружению сипами закрепления, создающими сжимающие напряжения на передней поверхности пластины, что позволяет увеличить прочность инструмента. Однако при неточном выполнении контактных поверхностей пластины, клина или державки, при их износе и смятии вместо поверхностного контакта возникает линейный. При этом контакт этот происходит не у передней поверхности, а практически всегда ближе к средней части пластины. В результате сжимающие напряжения создаются не в верхней, а в нижней части пластины, что приводит к возникновению на передней поверхности растягивающих напряжений, снижающих прочность и стойкость пластин.
Обе конструкции, кроме недостатков, указанных в вышеприведенном анализе, имеют еще один. Уже в процессе стандартного прессования на передней поверхности были сформированы растягивающие напряжения.
Таким образом, на основании проведенного анапиэа определено, что, исходя из рассмотрения процесса резания как трибомеханического, одним из эффективных методов повышения устойчивости TCP в условиях черновой обработки труднообрабатываемых материалов является получение многогранных режущих пластин с заданными (сжимающими) напряжениями на передней поверхности.
Рис, 2. Режущие пластины: а) для резца с клиновым креплением 6) Г-образной формы.
За основу решения поставленной задачи были приняты многогранные режущие пластины, допускающие прессование с приложением усилия параллельно режущей кромке.
Режущая пластина, изображенная на рис. 2, а выполнена в форме параллелепипеда с прямоугольным основанием 1 и содержит четыре режущие кромки 2-5 на рабочих гранях 6 и 7. На нерабочих сторонах выполнены скосы, сопряженные дугообразно выпуклыми поверхностями 14 и 15, радиусы К которых связаны с длиной режущей кромки I. соотношением Я> 1,11-, ас толщиной Н соотношением Я = (2,5-5)Н. В данной пластине заложены 2 способа создания сжимающих напряжений. Первый - технологический, эа счет использования прессования вдоль режущей кромки. Во втором способе - механическом, создание сжимающих напряжений осуществляется путем клинового сжатия вдоль режущих кромок в конструкции резца (рис. 3,а) в процессе трибомеханического контакта при резании.
При закреплении пластины и в процессе эксплуатации по линиям касания дугообразно выпуклых поверхностей 1 и 3 со стенкой 2 гнезда корпуса и стенкой 2 клина на пластину действуют сжимающие усилия Р1 и Р2, направленные к осям цилиндрических поверхностей радиусов Р. Создаваемое ими попе сжимающих напряжений при заданном соотношении параметров Я, Н и I концентрируется в верхней части пластины, противодействуя при этом накоплению усталостных повреждений в опасной точке ее поперечного сечения ОТ; действия температурно-силовых нагрузок в процессе резания. После износа первой режущей кромки пластину поворачивают для работы второй кромкой, и так далее. После износа всех четырех режущих кромок пластину можно перетачивать по всем рабочим поверхностям и эксплуатировать в резце другого типоразмера.
Высокая прочность обеспечивается созданием напряжений сжатия в области передней поверхности пластины путем ее предварительного нагружения со стороны нерабочих поверхностей. Это реализуется сжатием пластины между двумя клиновыми поверхностями и дополнительным сжатием за счет теплового расширения пластины в процессе резания.
Рис. 3. Рекомендуемые конструкции резцов.
Рациональная эксплуатация режущих пластин базируется на расчете эффективного ресурса и времени работы пластины до разрушения, определяемого по ее усталостной долговечности 119). Расчет показал, что режущая пластина, используемая в этих резцах, при точении титановых сплавов по корке полностью отрабатывает ресурс, однако использование ее после переточки сопряжено с риском разрушения в процессе обработки, так как сумма накопленных повреждений до переточки близка к единице. Поэтому при точении титана режущие пластины этой подсистемы не рекомендуется перетачивать.
С целью удовлетворения предъявляемых требований и снижения удельного расхода твердого сплава разработана и принята в качестве базовой для второй подсистемы резцов Г-образная режущая пластина, имеющая форму призмы с основанием в виде ромба и выемкой в форме углового паза на пересечении боковых граней (рис. 2> б). Угловой паз выполнен симметричным относительно малой биссекторной плоскости призмы, а образующие его плоскости выполнены под углом 6 к опорной плоскости. Пластина снабжена двумя режущими кромками, равноудаленными от оси углового паза. Задние грани этих кромок служат поочередно и опорными поверхностями. Пересекаясь между собой, они образуют угол 108°, с передними гранями задние образуют углы заострения, равные 72°. Передние и опорные грани параплельны друг другу. Вспомогательные задние углы 7° и углы в плане 3" выполнены на прилегающих к вспомогательным режущим кромкам укороченных задних гранях. Высота последних ограничена площадкой, перпендикулярной боковым граням пластины. Ширина площадок равна ширине углового паза, равной одной трети толщины пластины. Плоскости, образующие паз, составляют между собой угол, меньший тупого угла ромба, но больший его острого угла. Пластина весьма универсальна и может применяться в резцах левого и правого исполнений, проходных, упорных, подрезных, расточных.
Разработанный с учетом требований к обработке титановых и жаропрочных сплавов базовый резец (рис. 3) состоит из корпуса 12, прихвата 9, опорной пластины 4 и сменной двугранной режущей пластины 5. Особенностью резца являются:
- высокая технологичность (все пазы, уступы, отверстия выполнены сквозными, сложный по форме прихват выполнен сборным и состоит из простых деталей - головки 10 прямоугольной формы и шпильки 2);
- ремонтопригодность (прихват и опорная пластина установлены в корпусе с возможностью замены их непосредственно на станке);
- жесткость (все усилия резания передаются через контактные поверхности опорной пластины и прихвата на корпус резца).
Высокая жесткость достигается за счет того, что узел крепления выполнен короткозамкнутым, при этом прихват носком 7 опирается одновременно на поверхности 8 и 6 углового паза режущей пластины, а пяткой 11 упирается е площадку 1 гнезда корпуса. Расстояние от площадки 1 до наиболее удаленной образующей отверстия в под стержень прихвата равно расстоянию стержня 2, что обеспечивает постоянный контакт прихвата с вышеуказанными поверхностями корпуса как в статическом положении, так и при его осевом перемещении, когда поверхности 1 и 3 корпуса служат направляющими прихвата.
Опорная пластина выполнена сменной и закрепляется в гнезде резца в виде сквозного прямоугольного паза, расположенного под углом 20° к оси отверстия под тягу прихвата, с небольшим натягом в пределах допуска на напряженную посадку. Опорная пластина снабжена двумя упорами в виде небольших уступов; верхний для режущей пластины и нижний для гнезда державки. Нижний уступ выполнен под углом 45° к опорной поверхности, что
позволило ответную поверхность гнезда выполнить в виде фаски. В процессе резания усилия через режущую пластину передаются на опорную пластину и через контактные поверхности деталей узла крепления замыкаются на державку. Нижний упор предохраняет опорную пластину от сдвига вдоль гнезда, а верхний - режущую пластину от сдвига относительно самой, опорной пластины.
Применение сборных конструкций инструментов позволяет эффективно использовать методы поверхностного упрочнения режущих пластин. При этом имеется возможность подойти к рассматриваемым методам сточки зрения устойчивого функционирования TCP, в частности с точки зрения их влияния на напряженное состояние модифицируемого твердого сплава.
Одним из перспективных способов упрочнения твердосплавных режущих инструментов, позволяющим обеспечить на их рабочих поверхностях формирование остаточных сжимающих макронапряжений, является метод ионной имплантации (ионного легирования) [16]. На настоящий момент установлено, что ионная имплантация твердых сплавов, помимо того, что сопровождается, как правило, увеличением сжимающих или, соответственно, уменьшением растягивающих остаточных макронапряжений, приводит к деформационному упрочнению, связанному,с повышением плотности дислокаций, упрочнению связанного с образованием мелкодисперсных фаз новых химических соединений (в том числе высокопрочных нитридов, боридов и т.п.), а также к упрочнению, обусловленному образованием твердых растворов. Применительно к твердым сплавам эти эффекты были обнаружены, в частности, посредством электронной оже-спектроскопии, вторичной ионной масс-спектрометрии (ВИМС) и рентгенографии [18). Подбирая соответствующим образом химический состав ионного пучка, можно изменять в нужном направлении структуру, химический и фазовый состав, а также напряженное состояние поверхностных споев модифицируемых материалов.
В отличие от ионной имплантации, применение сильноточных ионных и электронных пучкое ведет к повышению растягивающих напряжений и, как следствие, нередко к хрупкому разрушению контактных поверхностей в условиях циклического трибомеханического нагружения. В связи с этим на стадии послерадиационной обработки целесообразно использование термического воздействия. Эффективным видом посперадиационной термической обработки твердосплавных материалов, обеспечивающим стабильное повышение стойкости инструмента при высоких скоростях резания, является вакуумный отжиг, сопровождающийся низкоэнергетической бомбардировкой ионами аргона. Использование термического отжига обусловлено необходимостью релаксации внутренних остаточных напряжений и снижения чрезмерно высокой степени дефектности кристаллической структуры фазовых составляющих твердосплавного материала. Установлено [181, термическое воздействие способствует релаксации остаточных напряжений до уровня значений, близких к исходным (до облучения).
Как было зафиксировано методом энергомасс-спектрометрии вторичных ионов (данный метод сочетает возможности ВИМС и анализ энергораспределения вторичных ионов) и посредством рентгенографии модификация пучками заряженных частиц приводит к дополнительному растворению W и С в кобальтовой связке. После слаботочного ионного облучения (ионной имплантации) растворение носит локальный характер, а при переходе к существенно более интенсивному воздействию импульсными пучками данный процесс характеризуется значительно большей интенсивностью, пространственными масштабами и сопровождается образованием новых интерметаллидных фаз по типу Со,-
W Сги Co,W Ot. Вследствие термически и радиационно-
стимулированной диффузии атомов через дефектную межфаэную границу, часть их захватывается дефектами границы, происходит их «залечивание». Таким образом осуществляется упрочнение межфаэных границ за счет создания пограничного слоя с прочносвяэанными атомами Co-W-C. Остальная часть атомов W и С растворяется в ГЦК решетке кобальтовой фазы. При этом атомы W замещают атомы Со, а атомы С внедряются в октаэдрические пустоты, аналогично тому, как это происходит при спекании сплава, но только в гораздо больших концентрациях. После воздействия импульсными пучками происходит существенное размытие межфазных границ, которое в случае тонких кобальтовых прослоек затрагивает всю их толщину. В результате происходит исчезновение в этих местах межфаэных границ и формирование единых, неоднородных по составу эеренных образований, которые можно наблюдать при металлографическом анализе. Данные изменения приводят к существенному упрочнению межфаэных границ, которые являются наиболее слабым эвеном для столь гетерогенного материала.
Многочисленные данные свидетельствуют, что воздействие пучками заряженных частиц [8-10, 18] способствует повышению износостойкости твердосплавных инструментов, в том числе при резании труднообрабатываемых материалов.
Изложенные результаты могут быть использованы на предприятиях различного профиля в технологических процессах механической обработки резанием.
ЛИТЕРАТУРА
1. Васин С.А., Верещака A.C., Кушнер B.C. Резание материалов: Термомеханический подход к системе взаимосвязей при резании: Учеб. дпя технических вузов-М . Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.- 448 с.
2. Подураев В Н. Резание труднообрабатываемых материалов, М.: Высш. школа, 1974, - 587 с,
3. Макаров А.Д. Оптимизация процесса резания. - М.: Машиностроение, 1976. - 278 с.
4. Режимы резания труднообрабатываемых материалов: Справочник/ Я.Л, Гуревич, М.В, Горохов, В.И. Захаров и др. -М.: Машиностроение, 1986,-240 с,
5. Старков В.К. Обработка резанием. Управпение стабильностью и качеством в автоматизированном производстве. - М.: Машиностроение, 1989.- 296 с.
6. Андреев В.Н. Инструментальные материалы и их применение. - М.: НИИмаш, 1903.-60 с.
7. Хает Л.Г., Гах В.М., Левин В.И, Упрочнение твердосплавного режущего инструмента поверхностным деформированием, _ М.: НИИмаш, 1981. - 54 с.
8. Полещенко К. Н., Орлов П. В., Машков Ю. К. Иванов Ю. Ф., и др. Трибостимулированные структурные превращения в приповерхностных слоях модифицированных твердых сплавов. // Трение и износ. -1998, - Т, 14,NS4.-C.459-485.
9. Гринберг П.Б., Полещенко К.Н., Повороэнюк С.Н., Вершинин Г.А., Орлов П.В.. Калистратова Н.П. Радиационно-энергетическая модификация триботехнических свойств инструментальных материалов, //Трение и износ. -1998. -Т. 14, Na4,-С.480-486.
10. Poletshenko К. N.. Gering G. I„ Voloshina I, G., Povoroz-juk S. N.. Kolosov P. E,, Vers hin in G. A.t Orlov P.V. Influence of Complex Ion-Vacuum Modification on TriboJogy Change of Hard Alloys //Journal of Materials Processing and Manufacturing Science,vol. 7.-1998.-P91-98.
11. Хает Л .Г., Гринберг П.Б Сборные резцы дпя чернового точения труднообрабатываемых материалов.-М., 1986 -64 с. (Обзорная информация /ВНИИТЭМР. Технопогия, оборудование, организация и экономика машиностроительного производства. Сер.1. Металлорежущее оборудование. Вып. 6).
12. Хает ПЛ., Левин В,И. Повышение качества инструмента и эффективности обработки деталей на тяжелых ставках. - М.: НИИмаш, 1982. - 44 с,
13. Маслов А.Р Современные тенденции развития режущих инструментов: -М.: НИИмаш, 1984. -52 с.
14. Новосельский И.А., Воронцов B.C. Режущий инструмент фирмы Sandvik Coromant (Швеция) И Станки и инструмент. -1985. - Ns 7. - С. 32 - 34,
15. Современные конструкции сборного инструмента с многогранными неперетачиваемыми пластинами I Д.В. Кожевников, И.В. Кулешова, В.И.Левин и др.-М.: НИИмаш, 1979. -. 56 с.
16. Меэдрогин В,В., Колосков С.М., Дружинин А.И. Прогрессивные конструкции резцов С режущими блоками для токарных и карусельных станков. - ЛДНТП, 1983. -20 с.
17. Кулешова И.В. Повышение эффективности обработки резанием труднообрабатываемых материалов. -М.гНИИмаш,1961.-36с
18. Трение и модифицирование материалов трибосистем /Ю. К. Машков, К. Н. Полещенко, С.Н. Повороэнюк, П. В. Орлов. М.: Наука, 2000.-280с.
19. Созинов А. И., Котляров А. Я., Иванов Ю. В. Определение усталостной долговечности многогранных режущих пластин при случайном характере внешней нагрузки. - Изв. вузов. Машиностроение.-1984. - N08. -С. 152-155.
20. Третьяков В.И. Основы металловедения и технологии производства спеченных твердых сплавов. -М.: Металлургия, 1976.-528с.
ГРИНБЕРГ Петр Борисович, директор научно-иселедова-тельского института деигателестроения, г Омск; ПОВОРОЭНЮК Сергей Николаевич, кандидат техничнских наук, доцент кафедры физического материаловедения Ом ГУ; ПОЛЕЩЕНКО Константин Николаевич, доктор техничнских наук, профессор кафедры физического материаловедения Ом ГУ.
г а голощапов прибор для оценки
противоизносных свойств смазочных материалов
Сибирская государственная а атом обильно-дорожная академия
УДК 621.891
Особенность применения ЧШМ состоит в том, что они работают при высоких контактных давлениях и больших скоростях, которые способствуют возникновению гидродинамических эффектов, оказывающих отрицательное влияние на информативность результатов испытаний. Условия испытания на существующих типах ЧШМ значительно отличаются от условий эксплуатации деталей узлов трения реальных машин и дают относительную оценку свойств смазочных материалов применительно к данным условиям.
Поскольку в большинстве реальных механизмов и машин детали узлов трения работают в условиях контакта по площади и граничной смазки, изучение лротивоиэнос-ных свойств смазок в этих условиях является обоснованным, Учитывая отсутствие трибометров для изучения трения и изнашивания, моделирующих контакт по площади при умеренных нагрузках, был разработан прибор и метод исследования на этом приборе, позволяющий оценивать противоиэносные свойства смазочных материалов в названных условиях. За основу конструкции была принята схема трехшариковой машины трения скольжения с формой контакта трущихся поверхностей - шар по плоскости. Рабочим узлом этой машины (рис. 1) является плоское неподвижное стальное кольцо 1 и скользящие по нему три шара 2, которые фиксируются крышкой 3 на оправке 4. Рабочее кольцо изготовлено из стали марки ШХ-15 с твердостью 59 HRCS - 60 HRC3 и шероховатостью поверхности Rt= 0,5-0,6 мкм. Оправка и крышка изготовлены из стали Х12Н твердостью 50 HRCT, Для испытания используются шары диметром 12.7 мм по ГОСТ 3722-81.
Перед испытанием шары устанавливают в оправке на стальные шлифованные прокладки 5 толщиной 1,5 мм и фиксируют крышкой на одинаковом расстоянии от ее
В СТАТЬЕ ПРИВОДИТСЯ КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАЗРАБОТАННОГО ТРИБОМЕТ-РА ДЛЯ ОЦЕНКИ ПРОТИВОИЗНОСНЫХ СВОЙСТВ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ. РАЗРАБОТАННАЯ МЕТОДИКА ИМЕЕТ ПРИНЦИПИАЛЬНОЕ ОТЛИЧИЕ ОТ ПРИМЕНЯЕМОЙ СТАНДАРТНОЙ НА ЧЕТЫРЕХШАРИКОВЫХ ТРИбОМЕТРАХ. ПОЗВОЛЯЕТ С БОЛЕЕ ВЫСОКОЙ ТОЧНОСТЬЮ И ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬЮ ОЦЕНИВАТЬ ВЛИЯНИЕ СОСТАВА СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ИЗНОС СТАЛЬНЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ В ПРИСУТСТВИИ АБРАЗИВА В УСЛОВИЯХ СКОЛЬЖЕНИЯ, ЧТО ИМЕЕТ ВАЖНОЕ ЗНАЧЕНИЕ В ПРАКТИКЕ ИСПЫТАНИЯ СМАЗОЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ.
опорной плоскости, которое измеряется микрометром. Точность установки крышки на оправке обеспечивает штифт 6, а крепление ее с шарами к оправке - болтовое соединение 7. Прокладки 5 служат для предохранения опорной плоскости от повреждений при многократных опытах. Кольцо 1 фиксируется на поворотном столе 8 стопорным винтом 9. Шар 10 позволяет производить самоцентрирование оправки с шарами относительно оси приводного вала. Муфта 11 с пальцами при помощи винтов жестко крепится к приводному валу 12 и служит для передачи крутящего момента вала электродвигателя постоянного тока мощностью 0,6 кВт оправке с шарами. Тиристорная система управления обеспечивает бесступенчатое регулирование и автоматическую стабилизацию частоты вращения электропривода, частота
I У i
/ I [
-----J
Рис.1. Рабочий узел машины трении.
