CC BY
15ТЕХНОЛОГИЯ
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
О
о 0,2 0,4 3. мм/Об
Рис. 2. Влияние подачи на величину насыпной плотности
стружки при обработке с глубиной резания I = 1 мм: 1 - пластиной с проектной формой передней поверхности; 2- пластиной с плоской передней поверхностью
Результаты исследования стружколомающих свойств СМП с плоской передней поверхностью показали, что гри
Литература
1. Петрушин С.И., Корчуганова М.А. Методика проектирования стружколомающих элементов на передней поверхности режущей части инструмента Вестник машиностроения. - 2000. - № 6. - 38 - 43 стр.
2. Петрушин С.И., Воробьев A.B., Корчуганова М.А., Ретюнский О.Ю. Проектирование сменных многогранных пластин для сборных режущих инструментов по целевому назначению. Еестник машиностроения. - 2002 - № 5. -47 - 52 стр.
»125
51
Ф
А-А 1У5еличено1 О
В1Э
а s Р У
Яйи/ей 6- 1* 547
а)
Рис. 1. Адаптированная к производственным условиям форма СМП с улучшенными стружкопомающими свойствами: а) эскиз; б) фотография
верхностью были проведены эксперименты в диапазонах изменения глубины резания I = 0,5-2 мм и подачи Э = 0,05 - 0,6 мм/об (V = 1,67 м/с).
"**ч —-»-----J 11
t=1 MW
-
........ 2
обработке на чистовых и по-лучистовых режимах резания в интервале 'лубин 1=0,5-1 мм и Б = 0,05 - 0,06 мм/об, в условиях наружного продольного точения образуется как стружка типа плоская, так и винтовая спираль. Насыпная плотность при этом изменяется от 1,78 г/см3 до 2,5 г/см3. При увеличении глубины резания до I = 1,5 - 2 мм и в интервале подач 5 = 0,2 - 0,6 мм/об форма образующейся стружки меняется от многовитковой до одно- и полувитковой, что приводит к резкому уменьшению насыпной плотности. Так при I = 1 мм и Э =0,2 мм/об р = 2 г/см3, а при I = 2 мм и том же значении подачи р = 0,97 г/см3.
На рис. 2 представлена типичная зависимость насыпной плотности от подачи для СМП сравниваемых форм. Из него, а также приведенных выше данных следует высокая эффективность предложенной формы стружкоформирующих элементов для квадратной СМП. Пидибное изменение насыпной ПЛОТНОСТИ ПрИР^п|"т " »/вопмилимт пплмооллытапи.
ности операций по пер шевлению произЕодстЕ Анализ форм струж риментальной пластин глядно свидетельствук квадратной СМП со стр дает высокими стружк< для проектных услови изменения I и Б.
б)
Технология упрочнения пружинных сталей
Г. А. ОКОЛОВИЧ, профессор, канд. техн. наук, АлтГТУ,
а. Барнаул
Деформационное упрочнение пружинных сталей обеспечивает высокий комплекс механических свойств не только после предварительного патентирования, но и после нормализации. Это объясняется тем, что при охлаждении на воздухе проволоки сравнительно небольшого сечения из стали с повышенным содержанием углерода и особенно
низко- или среднелегированной образуется структура тонкопластинчатого сорбита, мало отличающегося от получаемого при патентировании.
Применение нормализации вместо патентирования экономически эффективнее. Метод деформационного упрочнения нормализозанной стали 65Г оказался весьма эф-
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ТЕХНОЛОГИЯ
фективным для изготовления многих ответственных типов пружин.
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 пружинь из нормализованной стали 65Г после деформации и отгуска имеют значительно большую усталостную прочность, чем после обычной термической обработки.
Так, во избежание растрескивания металла при пластической деформации, снижения нагрузки на инструмент (щадящий режим), и практическая целесообразность рекомендует степень обжатия при волочении 40-60 % на твердость НРСЭ 32 - 40 ед., после которого следует проводить промежуточный рекристаллизационный отжиг.
Термофиксация при 550°С требует натяжения ленты на оправку не только для фиксации проволоки по диаметру, но и для усиления эффекта динамического старения во время отпуска, когда предел текучести (а0.2) и предел упругости (Оо.ю) 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 в условиях эксплуатации будут наблюдаться изменения структурного состояния и свойств, которые заранее очень трудно прогнозировать.
Следует отметить, что термофиксация в кипящем слое повышает эффект динамического старения тонкомерных изделий.
Во время отпуска при термофиксации и термостабилизации (550°С, 1 час) происходит процесс полигонизации -упорядочения дислокац/юнной субструктуры с малоугловыми границами.
Известно, что деформационное упрочнение при волочении объясняется увеличением количества дислокаций от 104 до Ю10-12 при степени деформации 8 40 - 60 % и ростом твердости от НКСЭ 10 - 12 до НРСЭ 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 разориентация на границах этих ячеек после больших обжатий достигает 1° - 3°, так что эти границы можно рассматривать как больше-угловые, 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 эВ/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, улучшает пластичность стали.
Теория дислокаций позволила объяснить механизм полигонизации. Остаточный изгиб профиля связан с избытком краевых дислокаций одного знака. Соответствующие им неполные вертикальные атомные плоскости, выходящие на верхнюю грань кристалла, действуют как клинья, изгибающие кристалл. При нагреве до (0,25-0,3)ТЛЛ дислокации одного знака перераспределяются и выстраиваются одна над другой в стенки. При этом под областью разрежения от одной дислокации и поля упругих напряжений в значительной мере взаимно компенсируются. Стенка из дислокаций не имеет дальнодействующего поля напряжений. Следовательно, образование дислокационных стенок - энергетически выгодный процесс, который должен идти самопроизвольно, однако для его развития необходима термическая активация.
Дислокационные стенки в изогнутом кристалле образуются в результате сочетания процессов скольжения и переползания дислокаций. Нагрев здесь необходим, чтобы активизировать переползание большого числа дислокаций Стенка из дислокаций одного знака является малоугловой границей, разделяющей соседние субзерна с небольшой розориснтироокой решеток.
Таким образом, во время нагрева до 550°С и выдержки развивается процесс полигонизации - упорядочение дислокационной субструктуры, определяющий структурную стабильность и долговечность в эксплуатации. Кроме того, достигается повышение предела текучести, упругости и выносливости, а также пластичнссти. Упрочнение происходит в результате закрепления подвижных дислокаций атомами примесей в дислокационных стенках, возникающих при политнизации деформириваннию мшалла.
Однако при увеличении времени или повышении температуры происходит укрупнение субзерен и снижение прочности.
Патентирование выполняют путем нагрева сталей до аустенитного состояния (65Г, 50ХФА, 70С2ХА и др.) с последующим охлаждением в средах (расплавы солей, свинце, кипящем слое) с температурами, обеспечивающими превращение переохлажденного аустенита в тонкопластинчатый перлит (сорбит) с толщиной пластинок цементита 10 - 40 нм и феррита 60 - 200 нм. В микроструктуре патентованной проволоки не должно быть мартенситных включений и избыточного феррита.
Такая структура позволяет проводить волочение с высокими степенями обжатия, и обеспечивает упрочнение стали с сохранением повышенной пластичности и вязкости.
Патентирование осуществляется при непрерывном движении проволоки через нагревательную печь для аустени-тизации и патентировачную ванну для превращения аустенита.
Минимально необходимое время пребывания проволоки в ванне, обеспечивающее превращение переохлажденного аустенита для углеродистых сталей, составляет 15 секунд.
