ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН МЕТОДАМИ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ
ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН МЕТОДАМИ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ 1. Влияние поверхностного слоя на эксплуатационные свойства деталей машин 2. Классификация и особенности использования методов ППД 3. Сущность основных способов ППД 4. Повышение эксплуатационных свойств деталей при обработке ППД
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ДЕТАЛЕЙ МАШИН ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ СПОСОБАМИ Коррозионная стойкость Сопротивление конструкционных металлов и сплавов действию кислотных и щелочных сред Сопротивление усталости Сопротивление заготовки возникновению усталостных разрушений приложении повторно-переменных циклов нагрузки (при повышенных напряжениях) –малоцикловая (~неск. сотен тысяч циклов) –многоцикловая Износостойкость — Способность материала сопротивляться поверхностному разрушению под действием внешнего трения
Эксплуатационные свойства деталей машин и их зависимость от состояния ПС ДМ Осн. экспл. свойства РП ДМ Сопротив. усталости Износостойк. Сопротивл. схватыван. Корроз. стойкость (атмосф. ) Сопр. конт. усталости Сопр. усталости – сопротивл. детали возникновению усталостных напряжений Износостойкость – сопротивл. детали изнашиванию Сопр. схватыванию – сопр. соединению деталей из-за диффузии Корроз. стойкость – сопр. воздействию на деталь кислотных и щелочных сред Сопр. контактной усталости – сопр. разрушению поверхн. за счет отрыва кристаллов Эти свойства в основном определяются состоянием РП ДМ
ОСНОВНЫЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ МАШИН Сопротивление усталости • создание сжимающих напряжений в поверхностном слое • создание благоприятных по форме микронеровностей и их малыми значениями • создание направления стуктуры металла в пов. слое Износостойкость • создание оптимальной шероховатости I II • создание благоприятной формы микронеровностей • увеличение поверхностной твердости Сопротивление схватыванию • создание регулярного микрорельефа • увеличение микротвёрдости поверхностного слоя Коррозионная стойкость Сопротивление контактной усталости • уменьшение впадин микронеровностей • сглаживание микронеровн. • создание сжимающих напряжений в поверхностном слое • получение мелкозернистой структуры в поверхностном слое • увеличение твердости • «закатывание» поверхностного микротрещин слоя • создание сжимающих напряжений в поверхностном слое
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ (ПС) Геометрические параметры ПС Физико-химическое состояние ПС - структура Шероховатость Волнистость Rz — высота неровностей профиля по 10 точкам, мкм Wz— высота волнистости поверхн. , мкм Ra — среднее арифметическое отклонение профиля, мкм SW - средний шаг волнистости, мм Rmax — наибольшая высота неровностей профиля, мкм - фазовый состав - хим. состав - деформации - ост. напряжения
Преимущества методов ППД по сравнению с обработкой точением, шлифованием и методами окончательной обработки заготовок (хонингование, суперфиниш и т. д. ) 1. Сохраняется целостность волокон металла и образуется мелкозернистая структура металла в поверхн. слое 2. Отсутствует шаржирование поверхн. твердыми абразивными частицами 3. Не возникают термические дефекты (прижоги) 4. Обеспечивается стабильность качества поверхности 5. Обеспечиваются минимальные параметры шероховатости менее) даже на высокопрочных материалах. (Ra=0, 1… 0, 05 мкм и 6. Создается благоприятная форма микронеровностей 7. Возможно получение регулярных микрорельефов 8. Создаются благоприятные сжимающие остаточные напряжения в поверхностном слое 9. Плавно и стабильно повышается микротвердость поверхности 10. Кроме этого следует учитывать: – большинство методов не повышает геометрическую точность поверхностей – затруднена обработка тонкостенных деталей – в связи с пластическим течением металла при использовании методов ППД на кромках обрабатываемой поверхности образуются равномерные наплывы металла толщиной 0, 03… 0, 3 мм
КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ППД ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ППД Статические Ударные (Динамические) С 1 Обкатывание Д 1 Ультразвуковая обработка С 2 Раскатывание Д 2 Упрочняющая чеканка С 3 Выглаживание Д 3 Центробежная обработка С 4 Вибрационное выглаживание Д 4 Ударное раскатывание С 5 Вибрационное накатывание С 6 Поверхностное дорнирование Д 5 Вибрационная обработка Д 6 Дробеструйная обработка
СТАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ППД Упрочняющее обкатывание Качение деформирующего инструмента (шарика или ролика в обкатнике) 1 по поверхности детали 2. FN- усилие прижима; VS, VR - скорости вращательного и поступательного движений подачи. Заготовки : валы, втулки, плоские поверхности с HRC≤ 55 Универсальное и специальное оборудование. Серийное и массовое производство. Упрочняющее раскатывание Обкатывание - обработка внешней цилиндрической поверхности; раскатывание - внутренней. Обраб. внутр. поверхн. тел вращения с HRC≤ 45 -55 Универс. и спец. оборуд. Серийное и масс. пр-во
СТАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ППД Выглаживание Скольжение деформирующего элемента 1 (полусферы, полуцилиндра) по поверхности детали. Алмазное выглаживание - обработка осуществляется алмазным инструментом. FN- усилие прижима; VS, VR - скорости вращательного и поступательного движений подачи. Обработка тел вращения и плоских поверхностей с HRC≤ 70 Единич. и серийное пр-во. Вибрационное накатывание Отличается от обычного обкатывания или выглаживания тем, что инструменту дополнительно сообщаются вибрации в плоскости касательной к поверхности обрабатываемого изделия. Vк – скорость вибраций Возможно нанесение регул. микрорельефа. Единич. и серийное пр-во.
АЛМАЗНОЕ ВЫГЛАЖИВАНИЕ Алмазный инструмент Скольжение деформирующего элемента - алмаза по поверхности детали.
СТАТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ППД Вибрационное выглаживание Выглаживатель получит такое же дополнительное движение, как накатник в предыдущем случае Калибровка отверстий Поверхностное дорнирование Поступательное движение инструмента 1 (шарика, дорна) с натягом через обрабатываемое отверстие в детали 2. VS - скорость подачи Обраб. деталей типа втулок и труб с целью их упрочнения (HRC≤ 40) Спец. протяжное или прессовое оборудование Серийное и масс. пр-во
ДИНАМИЧЕСИЕ МЕТОДЫ ППД Ультразвуковая обработка (УЗО) рабочий инструмент Разновидности: • УЗ выглаживание • УЗ виброобработка Магнитострикц. преобразователь f =18… 24 к. Гц А=15… 30 мкм Раб. тела: шары, ролики и т. д. Обраб. плоск. и цилиндр. поверхности Упрочнение термич. обраб. сталей и твердых сплавов и деталей малой жесткостью Упрочняющая чеканка Деформирование обрабатываемой поверхности при возвратно-поступательном низкочастотном движении инструмента. Источник колеб. механический, частота колебаний f =10… 50 Гц Упрочн. на глубину 30 -40 мкм Ra – увеличивается Обраб. плоских и тел вращения Ед. , серийное и масс. пр-во
УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ПОВЕРХНОСТНОЕ ПЛАСТИЧЕСКОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ Сталь 40 Х Дюраль Бронза Нержавеющая сталь - микротвердость поверхности, в зависимости от исходной и вида обрабатываемого металла, возрастает на 30 - 300%; - шероховатость снижается с 20 до 0, 32 – 0, 05 мкм; - возможность обработки термически обработанных и сырых сталей, чугунов, цветных и нержавеющих металлов и сплавов; - толщина наклепа до 0, 1 мм; - предел контактной выносливости повышается на 10 - 20%; - отсутствие шаржированных в поверхность зерен абразива; - регулярный микрорельеф повышает свойство удержания обработанной поверхностью масел и смазок; - повышается коррозионная устойчивость обработанной поверхности.
МЕТОДЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ
СХЕМА ПРОЦЕССА ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ Модель поверхностного пластического деформирования ультразвуковым инструментом Схема процесса поверхностного пластического деформирования в режиме зазора между инструментом и обрабатываемой поверхностью: 1 – обрабатываемая деталь; 2 – деформирующий элемент (шарик); 3 – инструмент (излучатель)
Основными параметрами режима являются: усилие прижима F, амплитуда колебаний ξm, скорость перемещения инструмента V, подача S, радиус кривизны индентора R. F = 10 … 350 Н; R = 5 … 10 мм; ξm = 1 … 30 мкм f = 18 … 44 к. Гц ; S = 5 … 20 м/мин,
ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ, СООТВЕТСТВУЮЩИХ ОПТИМАЛЬНОМУ РЕЖИМУ, И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБРАБОТКИ
СХЕМЫ УЗ УПРОЧНЕНИЯ СВЯЗАННЫМ И СВОБОДНЫМ ДЕФОРМИРУЮЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ СВЯЗАННЫМ ЭЛЕМЕНТОМ СВОБОДНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ 1 - обрабатываемая деталь; 2 - ультразвуковая колебательная система; 3 - деформирующий элемент
СХЕМЫ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ Поверхностное пластическое деформирование при ультразвуковой упрочняющей обработке Рабочий узел многоэлементного инструмента : 1 – волновод; 2 – обойма; 3 – деформирующие элементы
УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ПОВЕРХНОСТНОЕ УПРОЧНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ 1 – деталь; 2 – деформирующие элементы; 3 – излучатель; 4 – ультразвуковой преобразователь; 5 – генератор; 6 – корпус приспособления
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИНСТРУМЕНТ Для обработки на токарных станках Для обработки на фрезерных станках
КОМПЛЕКСА УПРОЧНЯЮЩЕЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ НА СТАНКАХ ТОКАРНОЙ ГРУППЫ Общий вид комплекса Конструкция инструмента 1 - магнитострикционный преобразователь; 2 – волновод; 3 - индентор; 4 – корпус; 5 - плоские пружины; 6 - основание.
УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ПОВЕРХНОСТНОЕ ПЛАСТИЧЕСКОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ Применение ультразвуковой импульсной упрочняюще-чистовой обработки внешней поверхности тел вращения на токарном станке
УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ПОВЕРХНОСТНОЕ ПЛАСТИЧЕСКОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ Применение ультразвуковой импульсной упрочняющечистовой обработки внешней плоской поверхности на фрезерном станке
УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ОБРАБОТКА ВНУТРЕННЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ Ультразвуковой инструмент для обработки отверстий тел вращения на токарном станке с минимальным диаметром 60 мм и максимальной глубиной прохода 240 мм
УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ПОВЕРХНОСТНОЕ ПЛАСТИЧЕСКОЕ ДЕФОРМИРОВАНИЕ Ультразвуковой технологический комплекс ШМЕЛЬ 1
СОЗДАНИЯ МИКРОРЕЛЬЕФА ПОВЕРХНОСТИ 1 - ультразвуковой излучатель; 2 – инструмент; 3 - обрабатываемая поверхность Управляя сочетанием скоростей вращения обрабатываемой поверхности VR, перемещения инструмента в направлении оси вращения VS и колебаний инструмента вдоль оси вращения VK, получают различный рисунок микрорельефа на обрабатываемой поверхности виды рисунков получаемого микрорельефа
ДИНАМИЧЕСИЕ МЕТОДЫ ППД Центробежная обработка Обраб. • плоских поверхностей • тела вращения с HRC ≤ 50 С целью поверхн. упрочнения. Серийное и массовое производство Ударное раскатывание Заготовки типа втулок и труб с HRC≤ 50. Ролики получают энергию для ударов от граней опоры Цель – упрочнение поверхностного слоя Серийное и массовое производство
ДИНАМИЧЕСИЕ МЕТОДЫ ППД Вибрационная обработка Ударное пластическое деформирование рабочими телами 1 (дробью) поверхности детали 2 при вибрации детали и окружающей ее оболочки 3. Источником кинетической энергии рабочего тела может быть струя газа, жидкости или вращающегося ротора. Обработка деталей сложной конфигурации с HRC≤ 55. Серийное и массовое производство. Дробеструйная обработка Разновидности: –гидродробеструйная –пневмодробеструйная –дробеметная Обработка поверхностей различной конфигурации с HRC≤ 55 Серийное и массовое производство.
ДРОБЕСТРУЙНАЯ ОБРАБОТКА Дробеструйная обработка зубчатого колеса Обрабатывающий центр для дробеструйной обработки
Скачать презентацию ОБРАБОТКА ЗАГОТОВОК ДЕТАЛЕЙ МАШИН МЕТОДАМИ ПОВЕРХНОСТНОГО ПЛАСТИЧЕСКОГО ДЕФОРМИРОВАНИЯ
[ТКМ] 12_ППД.ppt