Рис. 2. Методы обработки наплавленных поверхностей различной твердости

С различным припуском

Обработка деталей, отнесенных к группе 1, наименее сложна и осуществляется общеизвестными способами механической обработки.

Обработка деталей групп 2 и 3 затруднительна вследствие необходимости снимать слой высокой твердости, неоднородный по химическому и структурному составу, характеризующийся высокой макронеровностью.

Особенности строения высокотвердых наплавленных поверхностей существенно отличают процесс их обработки от процесса обработки закаленных стальных поверхностей с постоянным припуском на обработку. Наличие в наплавленном слое неметаллических включений способствует быстрому истиранию инструмента при механической обработке, а значительная макронеровность поверхности и имеющиеся в слое трещины и раковины вызывают выкрашивание инструмента вследствие ударных нагрузок.

Электрофизические (плазменно-механическая, механическая с ультразвуком, электроискровая, магнитно-абразивная и др.) и электрохимические (анодно-механическая, электрохимическое полирование и др.) методы в достаточной мере оправдывают себя при обработке труднообрабатываемых восстанавливаемых деталей сложной конфигурации, громоздких размеров и т. п., так как обладают определенными достоинствами, такими как возможность обработки деталей сложной формы при пониженном силовом воздействии инструмента на деталь, возможность получения высокой точности обработки и малой шероховатости поверхности, использование электрической энергии с высоким КПД и др. Однако им присущи и следующие недостатки, имеющие существенное значение при внедрении этих методов на ремонтных предприятиях:

- необходимость использования дорогостоящего оборудования;

- коррозионное воздействие электролитов на металлические части станков;

- необходимость дополнительного переоборудования обычных станков для механической обработки;

- дополнительное потребление электрической энергии;

- токсическое воздействие паров электролита на организм человека.

Наибольшее распространение при обработке наплавленных поверхностей получило абразивное шлифование, несмотря на присущие ему недостатки. Применение абразивного шлифования для обработки высокотвердых наплавленных поверхностей ограничивается из-за значительного удельного износа абразивных кругов, достигающего 100 % и более от объема снятого металла. С увеличением твердости круга удельный износ уменьшается, однако при этом увеличивается радиальная сила, что приводит к появлению на поверхности микротрещин на глубину до 0,6 мм при шлифовании на режимах с повышенными параметрами, в деформированном поверхностном слое в результате термического воздействия увеличиваются остаточные направления растяжения.

При обработке наплавленных слоев точением даже невысокой твердости износ инструмента более интенсивен по сравнению с износом при обработке сталей и чугунов. Увеличение износа инструмента объясняется наличием в наплавленном слое значительного количества нитридов, окислов железа, шлаков, пор и трещин, что приводит к увеличению как абразивного, так и других видов износа. Для обработки поверхностей, наплавленных вибродуговым способом, целесообразна двухстадийная обработка. При первом проходе снимается корка наплавленного металла резцами с напайками из твердого сплава типа ВК8, после чего обработку целесообразно осуществлять минералокерамическими резцами, например, из сплава ЦМ-332. Превалирующим при обработке наплавленного слоя является абразивно-механический износ, что обосновывает целесообразность применения минералокерамического инструмента. Однако в связи с тем, что наплавленный металл обладает пористостью, трещиноватостью и наличием инородных включений по глубине слоя, использование минералокерамических резцов даже на чистовом проходе связано с усиленным выкрашиванием режущей части из-за низкой ударной вязкости минералокерамики.

Для точения наплавленного слоя высокой твердости геометрические параметры режущей части резцов следует назначать исходя из особенностей физико-механических свойств слоя. Геометрия резцов для точения наплавленного слоя должна обеспечить:

- возможно большую механическую прочность режущих кромок в условиях работы с переменной силой резания;

- хороший отвод тепла из зоны резания;

- уменьшение давления на задние грани.

В соответствии с этим геометрические параметры резцов для точения наплавленного слоя твердостью HRC 40–58 имеют следующие значения:         передний угол γ = –5...11°; главный задний α = 5...12°; главный угол в плане φ = 25...90°; вспомогательный угол в плане φ ₁ = 14…45°; угол наклона главной режущей кромки λ = ­0…13°; радиус при вершине r = 0,5–1,0 мм.

Такие геометрические параметры предлагаются при использовании резцов из твердых сплавов (ВК6М, ВК8, T15K6, Т15К10, Т30К4) для точения высокотвердых наплавленных поверхностей при следующих режимах резания: V = 20–70 м/мин; S = 0,10–0,30 мм/об; t = 0,2–1,0 мм. При обработке наплавленного слоя точением твердосплавными резцами можно достичь только шероховатости поверхности Ra = 1,6–3,2 мкм и обеспечить точность размера не выше 8–9 квалитетов. Поэтому с целью достижения меньшей шероховатости (Ra = 0,2–0,40 мкм) и большей точности размеров восстанавливаемой детали (5–6 квалитетов), чаще всего применяют после токарной обработки абразивное шлифование.

В связи с освоением сверхтвердых режущих материалов, таких как эльбор-Р, гексанит-Р и др., обладающих повышенными твердостью и термостойкостью, а также химической инертностью к углероду, представляет существенный интерес использование резцов из сверхтвердых материалов для тонкого обтачивания наплавленных поверхностей вместо операции шлифования.