CC BY
94
УДК 621.9.048.6 Проф. I.C. Лфтшишв, д.т.н.; магктр Я.М. Кусий - ПЪ
"Льв'1вська nojiimexHiKa"; imic. О. В. Широков — ФМ1 ш. Г.В. Карпенко
НЛН Укра'ши
В1БРАЦ1ЙНО-В1ДЦЕНТРОВЕ ЗМЩНЮВАЛЬНЕ ОБРОБЛЕННЯ ВНУТР1ШН1Х ПОВЕРХОНЬ ДОВГОМ1РНИХ ТРУБЧАСТИХ
ВИРОБ1В
Описано метод в1брашйно-в1дце1гтрового змптювального оброблення (ВВЗО) деталей класу "пустопл! цилшдрн" та наведено результата експериментальних дослщжень вплнву ВВЗО на фгзичш параметр« якосгп зазначеннх вироб1в.
I.S. Aftanaziv, YclM. Kusiy, О. V. Shiroko\
Vibratory-centrifugal strengthening treatment of internal surfaces of tube's
long-sized details
In this article a method of vibratory-centrifugal strengthening treatment (VCST) of tube's long-sized details and the experimental research results of VCST influence on physical properties of surface's quality of these details are represented.
Довгом1рш трубчасп вироби, як1 належать до класу "пустотил цилшдри" стержневих деталей машин (зпдно з класиф1кащею проф. Ф.С. Дем'янюка), поши-peni у конструкц1ях мехашзм!в та мають р1зномаштне функцюнальне призначен-ня. Типовими видами навантаження довгом1рних пустотишх Bnpooie форми т1л обертання е р1зномаштш види контактного статичного та об'емного навантаження у широкому д1апазош температур, знакозмшш (циюичш) навантаження тощо. Осюлькн експлуатацшш характеристики деталей машин та мехашзмш у щлому та довгом^рних трубчастих вироб1в, зокрема, формуються на фЫшних операщях ТП i'x виготовлення, то виюнчувальне оброблення мае виршальне значения на шд-вищення довгов1чност1 та забезпечення надшноспч даних деталей. Найбшыш навантаження у npoueci експлуатацн сприймають поверхнев! шари, що визначаеться специф1кою умов роботи довгом!рних трубчастих виробйв. Тому першочерговим завданням технологи виготовлення довгом!рних пустстлих деталей е вир1шення проблеми забезпечення експлуатацшних характеристик зазначених виробт тех-нолопчними методами.
Анал!з технолопй виготовлення довгом1рних пустотших цшнндричних об'скт1в р1зних категорш жорсткосп свщчить, що i3 традицшних метод1в мехашч-ного оброблення для фЫшного оброблення внутрштх цилшдричних поверхонь найбшьш часто використовують цшфування, хоншгування тощо. Незважаючи на те, що традицшш технолопчш методи оброблення внутр1шшх поверхонь довго-Mipnnx цилшдричних деталей забезпечують отримання po3MipnoV та геометрично! точност! деталей у межах б-т-7 квалггет!в та шорстюсть noeepxHi Ra=l .25-^0.08 мкм. шдвищення експлуатацжних характеристик (MiuHOCTi, м^кротвердосп, зносостш-KOCTi тощо) вони майже не забезпечують. KpiM того, yci зазначеш методи мехашчного оброблення порожнин довгом1рних стержневих об'еьгпв зд!йснюють при незначних зусиллях, що знижуе продуктивтсть та ефектившсть обробки.
Серйозними перешкодами для широкого промислового використання xiMi-ко-терм!чних метод1в оброблення та нанесення покрить (ХТМНП) е конструктив-Hi та технолопчш трудноии, як! пов'язаш ¡з вщсутшстю потужного устаткування
140 'SGipiiHK |шукиво-тсхн1Ч11И1 пращ
Науковий вниик, 2001, вип. 11.4
для проведения термооброблення довгомфних цилшдричних вироб1в, його знач-ною варт1стю, 1 велика праце- та енергом1стмсть способ1в ХТМНП.
Дослщження, що широко проводилися у нашш краУш, краУнах СНД та за кордоном, показали, що в умовах безперервного шдвищення та ускладнення ви-мог до якосп поверхш деталей машин та прнладш багато технолопчних завдань, зокрема, пов'язаних ¡з забезпеченням експлуатацшних властивостей вироб1в, не можуть бути виршеш методами р1зцевого та абразивного оброблення [1-5|. Не-можлив1сть розв'язання таких завдань традицшними методами фшшиого оброблення визначила необхщшеть пошуку та розроблення нових процес1в та метод1в, серед яких одне ¡з чшьних мюць займають методи, що базуються не на р1занш, а на поверхневому пластичному деформуванш метал1в.
У роботах [ 1,3,4] вщзначаеться, що вщмшност1 ямсних характеристик по-верхневого шару вироб1в шеля традицшних ф1шшних операцш та теля оброблення поверхневим пластичним деформуванням (ППД) настшьки сутгев1, що у 61-льшост! випадмв Тх повинен враховувати конструктор при проектуванш деталей машин та прилад1в, технолог при розробленш ТП та конструктор при проектуван-ш ¡нструменту для викшчувально-оздоблювапьного оброблення ППД.
Методи поверхневого пластичного деформування найбшьш широко та найбшьш ефективно використовують для шдвищення довгов1чносп та забезпе-чення наджиост1 деталей машин та мехажзм1в. Шсля оброблення ППД поверхне-вий шар зазнае ямсних змш, пщвищуються тверд1сть та характеристики опору де-формуванню: границ! пружносп, текучост1, витривалост1, тимчасовий ошр; з\п-нюються характеристики мщносп при статичному та циюпчному навантаженнях в умовах високих температур; знижуються характеристики пластичносп, вщносне видовження, звуження та ударна в'язмсть, згладжуються м1кронер1вност1, фор-муються запишков1 напруження стиску, ям мають виршальний вплив на шдвищення циклжноУ мщносп деталей та зупинки процеав розвитку мтротрщин. Ю.Г. Шнейдером, на шдстав1 багаторжних досшджень, була розроблена комплексна класифшащя основних параметра якост1 поверхш ¡з зазкаченням експлуатацшних властивостей деталей машин та приладш, ям вони визначають. Взаемозв'я-зок геометричних та ф1зичних параметр1в якосгп ¡з експлуатацшними властивос-тями деталей машин подано на рис. 1, 2.
Проте складнють використовуваного обладнання, трудной» оптим1зацн технолопчних параметр1в процесу викшчувального оброблення ППД, обмежена можливють забезпечення необхщних значень товщинн змщненого шару, ступеня наклепу, залишкових напружень стиску перешкоджають широкому промислово-му використанню метод1в ППД для забезпечення експлуатащйних характеристик довгом1рних трубчастих вироб1в.
У НУ "Льв1вська полггехшка" розроблено метод в1брацшно-в1дцентрового змщнювалыюго оброблення (ВВЗО), який дозволяе проводити ямсне викшчува-льне оброблення внутршшх поверхонь довгом1рних пустстлих деталей форми тш обертання. Переваги даного методу полягають у забезпеченш високого р1вня енергГУ деформування, високш продукта вноси, простои, надшносп, компактное^ та ушверсальносп змщнювальних пристроУв, можливосп ямсного оброблення внутршшх поверхонь довгом1рних цилшдричних деталей. Процес нагартування методом ВВЗО не змшюе геометричноУ форми детал1 1 не вимагае спешального припуску пщ оброблення.
Технология I я устаткування деревообробних ииприсмств 14 1
Рис. 1. Взасмозв'язок геометричних параметр/в якает/ поверх/и та експлуатацшних властивостей деталей машин
ФЬичж параметр» якост! поверхш
Ек'сплуатацшж власти во ст1 деталей машин
Рис. 2. Взасмозв'язок фпичних параметрыякост/ поверх/и та експлуатацшних властивостей деталей машин
Змщнювальш пристроУ для оброблення внутршшх поверхонь довгеишрних стержневих вироб1в, що реал1зують метод ВВЗО, м1стять прив1д, ударну систему та допом!жж елементи. Найбшьш ефективним на даний час вважають електрома-гштний привод, який у даному випадку складаеться ¡з ккльцевих якоря та статора ¡з котушками електромагнтв. Ударна система мютить пружну систему у вигляд1 торешшв, до яких приеднано робочий орган - ударний змщнювач ¡з деформшни-ми елементами — кульками, роликами тощо. Складники електромагштного приводу та елементи ударних систем приеднаш до базового елементу пристрою — осно-ви (у вигляд1 диску) таким чином, що утворюють дв1 незалежт ударш пружно-
142 Збфннк пауково-техжчних праць
Науковий liiciiiik, 2001, вип. 11.4
коливш системи: основа-складник електромагштного приводу (ямр чи статор)-ударний змщнювач, приеднаний до вщповщного складника приводу. Змщнюва-льний пристрш за допомогою спещального спорядження встановлюють на внут-piuiHio поверхню детал! на напрямних елементах - гумових роликах. При подач1 напруги на котушки електромагнтв статора за рахунок сили електромагштного притягання яюр притягуеться почергово до кожного з них. Коливш рухи статора та якоря вщбуваються у протифаз!. Ударш змщшовач!, що приеднаш до статора та якоря, починають зд1йснювати коливально-обкатш рухи, яю супроводжуються ударами по внутршнш noeepxHi оброблюваноУ детал1 виступаючими деформ1в-ними тглами. У кожен пром1жок часу контактування деташ з ударними змщнюва-чами вщбуваеться з ударом через незначну мльмсть кульок, розташованих вздовж тв1рних оброблюваноУ поверхш деташ, що призводить до розвитку великих контактних напружень у METepiani оброблюваноУ детал1 у м1сцях контакту, у результат! чого вщбуваеться наклеп поверхневого шару матер!алу детал1 i проходить процес змщнення.
Головною вщмшшстю методу ВВЗО вщ традицшних фшшних операцж мехашчного оброблення та метсшв статичного деформування ППД е можливють утворення за Ух допомогою частково регулярних (ЧРМР) та регулярних MiKpope-льеф1в (РМР), що дозволяе у цшому вир1шити проблему якост1 поверхн1 у 4 аспектах: нормування конструктором геометричних параметр1в якост1 поверхн1, тех-нолопчне Ух забезпечення, контроль та стандартизащю |6). Все це сприяе можли-BOCTi широкого використання ГОСТ 24773-81 "Поверхности с регулярным микрорельефом. Классификация, параметры и характеристики" при нормуванш, техно-лопчному забезпеченш та контрол1 внутршшх поверхонь довгомфних цилшдричних виробш.
У НУ "Льв1вська пол1техшка" проведено експериментальш дослщження впливу ВВЗО на ф1зичш параметри якост1 поверхневого шару довгом1рних трубчастих BHpoöiB. У результат! в!бращйно-вщцентрового оброблення кшьцевих зра-ЗК1В ¡з сталей 35, 45 ГОСТ 1050-74 та 20ХС ГОСТ 4543-71 був отриманий новий м1крорельеф поверхш у вигляд1 сггки лунок. Анашз поверхневого нагартованого шару оброблених зразюв свщчить, що вш мае властивост!, вщмшш вщ серцевини матер1алу, оскшьки шари, що залягають на р1зних глибинах, деформуються по-р!зному. BepxHi шари товщиною 50+100 мкм е зоною сильно змщненого металу, середш шари, товщиною 200+500 мкм, менш нагартоваш. Найбшьшого впливу у результат! оброблення ВВЗО зазнае верхня частина пластично деформованого шару, у якш зерна кристал!чноУ гратки набувають визначеноУ просторовоУ opieH-таци у напрямку силовоУ дп ¡нструменту. М!кротверд!сть поверхневого шару при в1брац1йно-вщцентровому обробленш кшьцевих зразюв ¡з сталей 35, 45 ГОСТ 1050-74 та 20ХС ГОСТ 4543-71 пщвищуеться в 1.2+1.5 рази, товщина змщненого шару при цьому становить 0.3+0.6 мм.
Л1тература
1. Шнейдер Ю.Г. Инструмент для чистовой обработки металлов давлением. - Л.: Машиностроение. 1970.-248 с.
2. Лншепко H.A., Kjihmciiko CA. Тенденции развития упрочняющей поверхностной обработки и положение в Украине/ Сучасне машинобудування. 1999, №1. -С. 94-104.
3. Яшерицын И.И., Мимакоп А.II. Упрочняющая обработка нежестких деталей в машиностроении. - Минск: Наука и техника, 1986.-215 с.
Техлолопя та устаткування деревообробннх пщприсмств 143
4. пленник u.U., кычин u.U., jiyi овскон u.U. i юверхностное динамическое упрочнение деталей машин. - К.: Техшка, 1984. - 151 с.
5. Афтаназш 1.С. Використання Bißpauifl для зм1Щ1ення деталей/ Вибрации в технике и технологиях. - 1995, № 1(2). - С. 27-34.
6. Шнейдер Ю.Г. Экснлуатацио1шые свойства деталей с регулярным микрорельефом. — 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Машиностроение, Ленинград, отд-ние, 1982. — 248 с.
УДК539.43 В.В. Широков, д.пипспьн.с. JI.A. Ареидар; тж. Н.Б. Рацька -
ФМ1 ш. Г.В.Карпепка НАН Укра'ши
ВПЛИВ Ф0СФ1ДН01 ЕВТЕКТИКИ НА ЗНОШУВАН1СТЬ, БУДОВУ ТА Ф13ИКО-МЕХАН1ЧН1 ВЛАСТИВОСТ1 ВИСОКОМ1ЦНИХ
ЧАВУН1В
Досгнджено зносотривмсть кисокомишлх чавушв, легованих фосфором у межах 0,02.. 0,97 % мае., атакож структура та деяк! фпико-мехашчш властивосп таких чавушв.
V. V. Shirokov, L.A. Arendar, N.B. Raiska
The influence of phosphide eutectics on wear-resistance, structure and physic-meehanical properties of high-strength cast-irons
The wear-resistance of high-strong cast-irons, alloyed by phosphorus in boundary paths 0,02...0,97% the masses, and also structure and some physico-mechanical properties of such cast-irons are explored in given work.
Процес тертя м1ж двома твердими тЬами неодмшно супроводжуеться зно-шуванням i енергетичними втратами. Один з головних напрямюв досягнення опти-мальних показникт тертя i поверхневоТ м¡пност! грунтуеться на riiaGopi легуючих елеметтв. Близько 75 % вироб1в, яю отримують у машинобудуванш, металурпУ та ¡нших галузях народного господарства литтям, припадае на чавун 11J. У зв'язку з цим проблема оптим1защУ складу i структури цього матер1алу з метою покращення екплуатацшних та ливарних властивостей надзвичайно актуальна. Численними до-сшдженнями останшх роюв встановлено, що найбшьш ефективного шдвищення ф13ико-мехашчних та ¡нших властивостей чавушв досягають легуванням, вдоско-наленням температурних режим1в лиття i терм1чною обробкою |2].
До ефективних твердорозчинних неметал1чних змщнювач1в зал!зовугле-цевих сплав1в взноситься фосфор, який практично не впливае на процес графгги-зацГУ. У чавунах фосфор - корисна домшка, оскшьки покращуе оброблювашеть, рщкотекучють та фрикцшш властивост1 [3|. Це пов'язано з утворенням в1дносно легкоплавко! потршноУ евтектики, яка плавиться при 950°С [4). У момент засти-гання евтектика складаеться з аустенггу, збагаченого фосфором, цементиту i фос-фщу зал1за Fe3P. Тверд1 дшянки фосфщноУ евтектики (ФЕ) сприяють шдвищенню твердоепт i зносотривкосп метапу [4|. У л1тератур1 немае достатньоУ кшькосп да-них про вплив фосфщноТ евтектики на зносотривюсть чавушв |4,5|. Тому виникае необхщшеть встановлення меж1 оптимального поеднання зносотривкост1 та ¡нших ф1зико-мехашчннх властивостей, яке досягаеться введениям фосфору.
Метою робота було вивчити вплив фосфору на зносотривюсть, будову та деяк1 iHiui ф1зико-механ1чш властивосп та високомщних чавушв ¡з фосфщною евтектикою.
144 36ipiinK ниукпно-1 c\iii'iiiM\ ираць
