СТРУЖКОДРОБЛЕНИЕ, КАК ФАКТОР, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЙ ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ТОКАРНОЙ ОБРАБОТКИ ВЯЗКИХ СТАЛЕЙ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

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

ТЕХНОЛОГИЯ

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Этс. во-первых: сдерживает производительность труда, посколэку рабочий вынужден тратить много времени на очистку зоны обработки и, как следствие - невозможность многостаночного обслуживания. Во-вторых, если при чистовой обработке стружка сходит в сторону обработанной поверхности, то ухудшается качество обработки. В-третьих, усложняется дальнейшая транспортировка такой стружки, так как она занимает большой объем. В результате использование различного рода транспортирующих средств затруднено, что приводит к необходимости исгользования труда вспомога-тельньх рабочих, а это в свою очередь увеличивает себестоимость обработки. В-четвертых, дальнейшая переработка стружк/1 потребует использования различного рода прессов, дробилок и тому подобных устройств, потому что, при переплавке такой несбрикетированной стружки до 50% от ее массы просто сгорает.

Но с другой стороны, современное развитие способов дробления стружки позволяет добиться устойчивого стружкодробления. Но опять же, если стружка сильно мелкодробленая, то уменьшается время стойкости инструмента, что опять снижает производительность обработки, увеличивает себестоимость. Мелкие частицы такой стружки попадают на базовые поверхности приспособлений, и снижает точность обработки, и как следствие, необходимо затратить временные и материальных ресурсы на очистку базовых поверхностей, что приводит к снижению производительности и увели-

Условия образования бвйнитной структуры зернистой морфологии при сварке с программируемым тепловложением

Е. А. ИВАНАЙСКИЙ, доцент, канд. техн. наук, А. А. ИВАНАЙСКИЙ, аспирант, АлтГТУ им. И. И. Ползунова, г. Барнаул

Считается, что в качестве надежного конструктивного материала могут быть использованы стали с содержанием углерода 0,20 - 0,40 % и легирующих элементов 3-5%, обладающие после низкого отпуска пределом прочности около 2000 Н/мм2. Попытки применения сталей с большой прочностью в сложнонагруженных условиях работы изделий пока не привели к успеху из-за возрастающей чувствительности к хрупкому разрушению сварного соединения.

Однако, несмотря на высокую экономическую эффективность использования данных сталей, снижение металлоемкости и повышение надежности конструкций, в настоящее время наблюдается тенденция замены высокопрочных сталей углеродистыми сталями обыкновенного качества.

Современные технологии сварки сталей бейнитного класса предусматривают предварительный подогрев при сварке и последующую термообработку изделия, что значительно увеличивает трудоемкость и себестоимость конструкции.

В этих условиях важнейшей задачей является регулирование и управление структурообразованием в шве и около-шовнсй зоне при воздействии на металл термических циклов сварки.

Усыновлено, что структура бейнита зернистой морфологии и продуктов его распада при отпуске является наиболее предпочтительной, с точки зрении комплекса механических свойств, в сравнении с другими закалочными структурами -мартенситом, верхним и нижним бейнитом.

Исследования условий формирования бейнитной структуры зернистой морфологии при непрерывном охлаждении показали, что интервал распада переохлажденного аустени-та, в котором образуется зернистый бейнит от 0,73 до 4,9 ОС/с. В зависимости от конкретной скорости охлаждения в структуре стали наряду с зернистым бейнитом могут присут-

чению себестоимости обработки.

То есть, стружка должна быть не прэсто дробленой, а иметь определенные размеры и форму, которые будут являться благоприятными с точки зрения протекания процесса токарной обработки, а также удобными для ее дальнейшей транспортировки, переработки.

Таким образом, обеспечение стабильного, благоприятного стружкодробления есть один из способов повышения производительности и снижения себестоимости обработки.

Устранению данной проблемной ситуации мешает разрозненность, а иногда и противоречивость методик по определению режимов, параметров, при которых обеспечивается стружкодробление. Это создает определенные, как материальные, так и временные трудозатраты при технологической подготовке производства.

Но решение такой задачи, путем создания обобщенной методики технологического обеспечения стружкодробления, дающей оптимальное соотношение производительности труда, качества'обработки и себестоимости, позволит повысить производительность труда, экономить на транспортировке и переработке стружки, обеспечить сбережение человеческих и материальных ресурсов.

В настоящее время на кафедре «Металлорежущие станки и инструменты» БТИ АлтГТУ проводятся работы, связанные с созданием обобщенной методики технологического обеспечения стружкодробления.

№ 2 (23) 2004 29

ствовать структурно свободный феррит, перлит, верхний, нижний бейнит и мартенсит. Это затрудняет получение сварного соединения с заданными механисескими свойствами.

Своеобразная структура зернистой морфологии образуется при изотермическом распаде аустенита диапазоне температур 550 - 450°С промежуточной области низкоуглеродистых низколегированных сталей. Наиболее вероятной представляется следующая схема формирования данной структуры: как только зародыш достигает критического размера, он начинает быстро расти, причем скорость образования новой фазы повышается с понижением температуры. Растущий феррит постепенно окружает обогащенные углеродом аусте-нитные области, которые при последующем охлаждение распадаются на бей-нитную альфа фазу и карбиды. По окончании процесса охлаждения может сохраниться небольшое количество не превращенных аустенитных участков, обогащенных углеродом.

Для правильной оценки процесса сварки низколе- Рис. 1. Микроструктура стали 24Х2НАч при гированных низко- изотермической выдержке 550°С в течении углеродистых ста- 60 секунд с последующей закалкой лей его следует

рассматривать с точки зрения термодеформационных циклов, происходящих при сварке и существенно влияющих на