Расчет основных параметров упрочнения поверхностного слоя деталей при виброударной обработке

Расчет основных параметров упрочнения поверхностного слоя деталей при виброударной обработке

Юрчевская З.И., Райг Е.В.

Донской государственный технический университет, г.Ростов-на-Дону

 

Рассмотрены динамические методы поверхностного пластического деформирования на финишных этапах обработки, что обеспечивает упрочнение поверхностного слоя.

Ключевые слова: поверхностное пластическое деформирование, динамические методы, деталь, материал, шероховатость, шарики, поверхностный слой.

 

Использование динамических методов поверхностного пластического деформирования (ППД) на финишных этапах обработки деталей является очень эффективным инструментом, позволяющим обеспечить упрочнение поверхностного слоя, минимальную шероховатость поверхности, равномерную мелкозернистую структуру, благоприятную картину распределения сжимающих остаточных напряжений, без разрезания волокон металла. Такие значения параметров качества поверхностного слоя позволяют повысить эксплуатационные свойства обрабатываемых деталей (износостойкость, контактную жесткость, коррозионную устойчивость и усталостную долговечность).

Рис. 1 — Схема очага деформации при ППД.

При проектировании технологических процессов отделочно-упрочняющей обработки, одной из основных задач является аналитический расчет ожидаемой степени деформации, глубины упрочненного слоя и шероховатости поверхности. При внедрении шарика в поверхность детали, в зоне контакта возникает пластический отпечаток, вокруг которого всегда имеется пластически деформированная область распространяющаяся на некоторую глубину . Расчет глубины упрочненного слоя и степени упрочнения в зависимости от технологических параметров процесса обработки является сложной задачей. Известные технологические зависимости, представленные в известных работах, получены с учетом многочисленных допущений.

Фундаментальные исследования проводили И. В. Кудрявцев, М. С. Дрозд, В. П. Пшибыльский, Е. Г. Коновалов, Д. Д. Папшев и др. [1, 2, 3, 4, 5].

При обработке динамическими методами поверхностного пластического деформирования величина шероховатости изменяется от исходного значения до некоторого характерного для применяемого метода обработки и его технологических параметров, получившего название «установившаяся шероховатость». Его профиль образуется в результате пересечения и наклепа следов единичного взаимодействия шариков с поверхностью детали. Увеличение времени обработки может привести к перенаклепу обрабатываемой поверхности, что приводит к значительной потере качества поверхностного слоя. Наиболее удачная теоретико-вероятностная модель формирования шероховатости поверхности при различных видах обработки представлена в работе Королева А. В. [6].

Также установлено, что остаточные напряжения, формируемые в поверхностном слое в процессе обработки деталей динамическими методами поверхностного пластического деформирования, оказывают значительное влияние на их эксплуатационные свойства при знакопеременных нагрузках. Главную роль играет величина остаточных напряжений, знак остаточных напряжений и характер их распределения по глубине поверхностного слоя деталей.

Список литературы

  1. Кудрявцев, И.В. Внутренние напряжения как резерв прочности в машиностроении / И. В. Кудрявцев. – М.: Машгиз, 1951. – 130 с.
  2. Кудрявцев, И.В. Основы выбора режима упрочняющего поверхностного наклепа ударным способом. В кн.: Повышение долговечности деталей машин методами поверхностного наклепа. Тр. ЦНИИТМАШ, вып. 108, 1965. — С. 6-34.
  3. Дрозд, М.С. Инженерные расчёты упругопластической контактной деформации / М.С. Дрозд, М.М. Матлин, Ю.И. Сидякин. – М.: Машиностроение, 1986. – 224 с.
  4. Папшев, Д.Д. Отделочно — упрочняющая обработка поверхности пластическим деформированием / Д. Д. Папшев. — М.: Машиностроение, 1978. — 152 с.
  5. Пшебыльский, В.П. Технология поверхностной пластической обработки / В. П. Пшебыльский. – М.: Металлургия, 1991 – 476 с.
  6. Королев, А.В. Теоретико-вероятностные основы абразивной обработки: в 2-х т. / А.В. Королев, Ю.К. Новоселов. ‑ Саратов: Изд-во Саратов. Ун-та, 1989. – 191 с.

Back to Top