Сущность и область применения поверхностного пластического упрочнения при изготовлении и восстановлении деталей машин .

Упрочнение деталей поверхностным пластическим деформировани­ем необходимо при их восстановлении, так как часто снижаются ус­талостная прочность и износостойкость.

Сущность способа состоит в том, что под давлением деформиру­ющего элемента микронеровности поверхности детали пластичес­ки деформируются (сминаются), заполняя впадины микропрофиля обрабатываемой поверхности. Исходная высота микронеров­ностей уменьша­ется, металл выступов переме­щается в обоих направлениях от места контакта с деформирую­щим элементом, образуется по­верхность с новым микропро­филем и высотой неровностей. Исходный диаметр детали уменьшается.

При поверхностном пласти­ческом деформировании повы­шается твердость поверхностно­го слоя и в нем создаются благоприятные сжимающие напряжения. Усталостная прочность деталей увеличивается на 30...70 %, а изно­состойкость—в 1,5...2 раза, возможно получение поверхности с низкой шероховатостью (R_а = 0,04 мкм).

К наиболее распространенным способам упрочнения деталей относятся: обкатка рабочих поверхностей деталей шариками и ро­ликами, алмазное выглаживание, ультразвуковое упрочнение, дро­беструйная обработка и чеканка.

Обкатку (раскатку) шариками и роликами вы­полняют с помощью специальных приспособлений (накаток или раскаток) на токарно-винторезных или других металлорежущих станках. Особенность процесса обкатки шариками заключается в их самоустанавливаемости относительно обрабатываемой поверхнос­ти, что обеспечивает лучшие условия пластического деформирова­ния металла, позволяет работать с меньшим давлением и получать более низкую шероховатость поверхности. Недостаток шариковых накаток и раскаток по сравнению с роликовыми — низкая произво­дительность. Однако роликовые инструменты допускают проскаль­зывание ролика по поверхности обрабатываемой детали, что вызы­вает дополнительный расход энергии, перенаклеп и ухудшение ше­роховатости поверхности. При использовании ролика(шарика)усилие не должно превышать 1,2-1,8 . следует оставлять припуск на обкатывание 1,35(),подвергаются детали которые работают при знакопеременных нагрузках.

Алмазное выглаживание заключается в поверхност­ном пластическом деформировании детали инструментом, рабо­чим элементом которого служат алмаз или сверхтвердые материалы из нитрида бора. Крепление выглажива­ющего инструмента может быть жестким и подпружиненным. Уси­лие на инструмент создает пружина, сжатие которой ре­гулируют винтом. Усилие пружины определяют по шкале индика­тора. Основные параметры процесса: форма и радиус сферичес­кой поверхности алмаза, усилие прижатия к детали, подача, число проходов и скорость.

Радиус алмаза выбирают с учетом твердости обрабатываемой по­верхности: чем тверже материал, тем он меньше. Для материалов твердостью НВ < 300 радиус алмаза составляет 2,5...3,5 мм, при НКС 35...50 - 1,5...2,5 и НКС 50...65 - 1,3...2 мм.При алмазном выглаживании можно получить шероховатость Ra=0,04-0,08мкм,твёрдость -25-30 ,износостойкость-40-60 ,усталостная прочность-30-60 /

Ультразвуковое упрочнение заключается в том, что специальный инструмент (гладилка) получает вибрацию с частотой не менее 18 кГц, создает ударное воздействие на упрочняемую по­верхность и, перемещаясь вдоль поверхности, подвергает ее плас­тическому деформированию. Источником энергии ультразвуковых колебаний гладилки служат ламповые генераторы УЗМ-1,5, ВЗГ-1,6 и УЗМ-4. Для получения ультразвуковых колебаний используют способность некоторых материалов (никеля, кобальта, пермалоя и др.) дефор­мироваться (сжиматься и расширяться) под действием магнитного поля. Гладилку изготовляют из твердого сплава Т15К6 и придают ра­диусную форму по ширине (Я = 8 мм) и толщине (г = 4 мм). Ее при­жимают с усилием 400...500 Н, и она получает еще ультразвуковые колебания с частотой 18...24 кГц и амплитудой 20...25 мкм. Ско­рость вращения детали 0,9.-1 м/с, продольная подача инструмента 5= 0,125 мм/об., смазочно-ох-лаждающая жидкость (СОЖ) — индустриальное масло.

Дробеструйная обработка служит для упрочнения рессор, пружин, валов, зубчатых колес и сварных швов. Усталост­ная прочность обработанных деталей повышается на 20...60 % и твердость — до 40 %. Дробеструйный наклеп заключается в пластическом деформи­ровании поверхности детали потоком дроби, летящей со скоростью 30...90 м/с. На поверхности создается наклепанный слой глубиной 0,5...0,7 мм. По способу сообщения дроби кинетической энергии различают пневматические (дробеструйная обработка) и механи­ческие (дробеметная обработка) установки. В первых энергия сооб­щается дроби струей сжатого воздуха под давлением 0,5...0,6 МПа, во второй — вращающимся ротором. Размер и материал дроби выбирают в зависимости от размеров обрабатываемой детали и шероховатости поверхности после обра­ботки. Стальные детали обрабатывают дробью, изготовленной из отбеленного чугуна или из стальной пружинной проволоки, цвет­ные сплавы — алюминиевой или стальной дробью.

Чеканку выполняют наклепом поверхностей деталей (галте­лей коленчатых валов, зубчатых колес и сварных швов) ударами специальных бойков. В поверхностном слое создаются высокие на­пряжения сжатия. Твердость возрастает на 30...50 %.