CC BY
6ТЕХНОЛОГИЯ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
дующей обработки шлифованием. Шлифование обеспечивает высокую производительность, возможность обработки труднодоступных мест и снимает необходимость последующей обработки, но сопряжено с появлением на деталях прижогов и шлифовочных трещин, а также сопровождается высоким износом инструмента и возможностью его разрыва при работе.
В целом шлифование сварных швов в большинстве случаев является более предпочтительным, чем фрезерование, но как показывает практика, требует ряда доработок. Так, применение обдирочных кругов на операциях обработки сварных швов в заготовках (карт, днищ, обечаек и др.), при изготовлении сложных и ответственных сварных конструкций в условиях завода ООО «Кемеровохиммаш» показывают, что стандаэтный шлифовальный инструмент не всегда удовлетворяет качеству обработанной поверхности, обладает повышенным износом, способствует образованию прижогов и шлифсвочных трещин и склонен к разрыву при различных силовых нагрузках.
На кафедре металлорежущих стянкоя и инструментов КузГТУ проводятся поисковые научно-исследовательзкие разработки по устранению этих недостатков. За основу исследований взято направление по упорядочению формы и расположения шлифовальных зерен в теле инструмента. Имеющие результаты говорят о том, что, варьируя форму зерен, можно существенно снизить шероховатость обработанных поверхностей, повысить стойкость и прочность шли-
фовальных кругоз, уменьшить температуру-резания.
Литература
1. Аснис А.Е., Иващенко Г.А. Повышение прочности сварных конструкций.- Киев.: Наукова думка, 1985,- с 162-169.
2. Большаков К.П. Влияние некоторых конструктивных и технологических факторов на вибрационную прочность сварных конструкций.- В кн.: Вибрационная прочность сварных мостов. М.: Тррансжепдорзит. 1952. с. 5-74.
3. Гильде В. Повышение выносливости сварных соединений конструкций с помощью пластмассовых покрытий.- Автомат. сварка, 1965, №1, с. 23-27.
4. Кравченко П.Е. Усталостная прочность.- М.: Высш. школа, 1960.- 104 с.
5. Крайчик М.М. Усталостная прочность и упрочнение сварных соединений из малоуглеродистых и низколегированных сталей.- Автомат сварка, 1953, №3, с. 24-36.
6. Кудрявцев П.И. Остаточные сварочные напряжения и прочность соединений.- М.: Машиностроение, 1964.- 96 с.
7. Раевский Г.В. Повышение вибрационной прочности сварных конструкций путем статической перегрузки. - Сб. тр. по автомат, сварке под флюсом, 1948, №1, с. 51-59.
8. Труфяков Е.И. Некоторые вопросы повышения несущей способности и долговечности сварных конструкций // Надежность и долговечность машин и сооружений. - Киев.: Наукова думка, Вып. 3, 1983. с. 3-12.
Новые технологии в производстве стальных поршневых колец
Г. А. ОКОЛОВИЧ, профессор, канд. техн. наук, С. В. КАРПОВ, доцент, канд. техн. наук, О. С. ЛАРЕЩЕВА, аспирант, АлтГТУ им. И. И. Ползунова, г. Барнаул
Основным материалом для изготовления поршневых колец служит чугун. По строению своей металлической основы он близок к стали, но чугун весьма существенно отличается от стали. Его металлическая сснова пронизана микропорами, заполненными графитом. Наличие микропор в чугуне несколько снижает его механические свойства пи сравнению со сталью, но вместе с тем делает более износостойким, свободные включения графита служат своеобразной смазкой сопряженных поверхностей.
Однако это преимущество в поршневых кольцах не реализуется при эксплуатации двигателей, так как рабочие поверхности колец для повышения износостойкости покрываются хромом толщиной 0,8-1,5 мм. а после износа хромированного слоя кольца практически непригодны к работе.
Во всем мире производители двигателей внутреннего сгорания постоянно веду| поиск новейших технологий в изготовлении деталей цилиндро-поршневой группы. Одно из направлений - это поршневые кольца из стального проката вместо традиционных колец из чугуна, которые обладают уникальными свойствами.
Наша технология базируется на оборудовании, позволяющем методом волочения - прокатки получать все виды профилей для производства колец современных ДВС. Термические процессы, упрочнение рабочих поверхностей различными способами (карбонитрировение, ионно-плазменное напыление, ионная имплантация, поверхностная пластическая деформация, обработка в электролитной плазме) обеспечивают гроизводство качественных колец в соответствии с требованиями ДИН (европейская классификация) и основных требований ЕВРО - 3.
Разработанная технология позволяет выпускать поршневые кольца для дизелей, бензиновых ДВС, компрессоров и др. установок в диапазоне 0 60-180мм. Достигается повышение работоспособности цилиндро-поршневой группы
в 1,5-2 раза по сравнению с чугунными кольцами.
Возможно значительное повышение моторесурса дизелей, используемых в сельхозмашиностроении, а также применение колец в других отраслях промышленного производства.
Маслосъемное кольцо из стального проката с перфорированными пазами обеспечивает высокую радиальную подат ливость (момент инерции сечения кольца из проката в 3 - 5 раз меньше, чем у колец из высокопрочного легированного чугуна) засчет уменьшения толщины и ширины рабочих поясков, что позволяет существенно снижать удельный расход масла (до 0,2 % от расхода топлива).
Для получения сложного профиля разработана технология волочения-прокатки стальной проволоки из стали 65Г.
Переходом волочения называется ступень изменения размеров поперечного сечения металла при прохождении через одну волоку. Обычно процесс волочения ведут в несколько переходов, при которых поперечные сечения заготовки, подвергающейся волочению, постепенно приближаются к сечению готового изделия, в зависимости от многих факторов:
- прочностных и пластических харак-еристик обрабатываемого металла;
- сложности конфигурации поперечного сечения изделия, вида смазки, способа ее подвода к деформационной зоне;
- продольного профиля волочильного канала и ряда других факторов.
Все эти факторы в совокупности трудно учесть при определении силы волочения. Поэтому для стабильного протекания процесса необходимо, чтобы у протянутой части был определенный запас прочности и пластичности.
Процесс волочения следует вести при оптимальных условиях, т. е. с минимальным числом переходов, при применении эффективных смазок, высококачественного волочильного инструмента, хорошо отрегулированного волочильного оборудования.
№ 2 (23) 2004 27
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ
Иногда количество переходов волочения обусловлено достижением определенной деформации. Это имеет место либо при необходимости получения изделий с заданными прочностными характеристиками, либо при особо высоких требованиях к поверхности, т.к. увеличение числа переходов способствует удалению мелких поверхностных дефектов и снижению степени шероховатости поверхности.
Для всех видов многократного волочения порядок расчета переходов аналогичен и сводится к следующему:
1. По техническим условиям определяют величину поперечного сечения заданного изделия с учетом минусовых допусков; все дальнейшие расчеты ведут исходя из этого сечения, что позволяет учесть неизбежный износ канала волоки (ролика).
2. Согласно требованиям технических условий (прочностные характеристики, качество поверхности, точность геометрии), а также стандартным размерам поперечного сечения прокатанных, литых, или прессованных заготовок определяют форму и размеры начального сечения с учетом плюсовых допусков. Расчет, с уче~ом площади поперечного сечения изделия по минусовым допускам, а площади поперечного сечения заготовки - по плюсовым, позволяет определить максимальную величину общей вытяжки.
3. Определяют предварительное значение суммарной вытяжки за все переходы:
^е=РН / Рк,
где суммарная вьггяжка за все переходы.
Рн - площадь поперечного сечения заготовки,
Рк - площадь поперечного сечения готового изделия.
4. По известным правилам строят условные линии течения металла от начального перехода к окончательному. После чего задаются величины обжатия по переходам При этом учитывают следующее: с нарастанием степени общей деформации в процессе волочения (вследствие упрочнения металла) вытяжка за проход должна уменьшаться. Отделочные переходы, в результате которых должна быть обеспечена минимальная неравномерность деформации и получены изделия с поверхностью высокого качества, следует осуществлять с уменьшенными значениями вытяжки.
Деформация нормализованных сталей резко повышает их прочностные свойства - пределы прочности и пропорциональности. При отпуске заметно повышаются основные характеристики пружинных сталей - предел и модуль упругости, пластичность, а также усталостная прочность.
Важно, что пружины из нормализованной стали 65Г после деформации и отпуска имэют существенно большую усталостную прочность, чем послэ обычной термической обработки.
Степень деформации (£, %), температура отпуска и его
длительность - взаимосвязанные процессы, от которых зависит уровень механических свойств.
1. Так, во избежание растрескивания металла при пластической деформации, снижения нагрузки на инструмент (щадящий режим) при волочении 40-60% на твердость НРСЭ 32 - 40 ед. следует проводить промежуточный рекристалли-зационный отжиг.
2. Термофиксация при 550 оС требует натяжения ленты на опряйку не только для фиксации проволоки по диаметру, но и для усиления эффекта динамического старения во время отпуска, когда предел текучести (а02) и предел упругости (а^) возрастают на 100-200 МПа по сравнению с обычным отпуском.
Главным достоинством динамического старения (или отпуска под нагрузкой) является то, что структурное и напряженное состояние оказывается таким, каким оно будет в детали в условиях ее эксплуатации. Это определяет большую стабильность свойств и повышение надежности. Без динамического старения в изделиях под действием нагрузки з условиях эксплуатации будут наблюдаться изменения структурного состояния и свойств, которые заранее очень трудно прогнозировать.
Во время отпуска при термофиксации и термостабилизации происходит процесс полигонизации - упорядочения дислокационной субструктуры с малоугловыми границами.
Известно, что деформационное упрочнение при волочении объясняется увеличением количества дислокаций от 104 до 101СИ2при степени деформации е 40-60% и ростом твердости от НРСэ10-12 до ШЧСэ 32-40.
Упрочнение при пластической деформации является результатом роста плотности дислокаций, генерируемых от межфазных поверхностей феррит - цементит и образующих ячеистую субструктуру феррита, стабилизируемого пластинками цементита. При этом разорионтация на границах этих ячеек после больших обжатий достигает 1-3°, так что эти границы можно рассматривать как большеугловые, а ячейки -как субзерна. Именно это очень сильное измельчение зерен при высокой плотности дислокаций и является главной причиной упрочнения.
Помимо этих изменений структуры, под действием пластической деформации происходит частичный распад цементита, поскольку энергия связи атомов углерода с дислокациями больше (0,76 - 0,78 эв/ат ), чем их связи с атомами железа в решетке цементита (0,40 - 0,42 эз/ат ). Этот эффект, по -видимому, сказывается на росте упрочнения и в то же время уменьшает пластичность. Снижение энергии связи атомов углерода с дислокациями или увеличение энергии связи в решетке карбидов, естественно, улучнает пластичность стали.
Стружкодробление, как фактор, обеспечивающий повышение производительности токарной обработки вязких сталей
И. В. БОТКИН, инженер, А. М. ФИРСОВ, профессор, канд. техн. наук,
ВТ И АлтГТУ, а Бийск
Из всех процессов формообряягтяния металлов обработка резанием характеризуется наибольшим разнообразием технологических условий обработки. Почти все металлы и сплавы подвергаются обработке резанием: твердые или мягкие, литейные или пластически-деформируемые, вязкие или хрупкие, с высокой или низкой температурой плавления. По-ч~и все детали сложной формы, обычно применяющиеся в мировой инженерной практике, изготавливаются путем механической обработки.
Сущсстсуст большое разнообразие методов обработки резанием. Пожалуй, самый распространенный метод получения деталей, типа тел вращения - продольное точение. Причем материалом заготовок, в большинстве случаев, являются легированные конструкционные стали, характеризующиеся далеко не лучшей обрабатываемостью резанием, а именно, высокой скоростью износа инструмента, относительно низкой скоростью съема металла, довольно высокими силами резания. Кроме того, стружка, сходящая в процессе резания, имеет вид сливной.
28 № 2 (23) 2004
