Упрочнение поверхностного слоя металла изготовляемых деталей пластическим деформированием — один из наиболее про стых и эффективных технологических путей повышения работоспособности и надежности изделий машиностроения. В результате ППД повышаются твердость и прочность поверхностного слоя, формируются благоприятные остаточные напряжения, уменьшается параметр шероховатости Ra, увеличиваются радиусы закругления вершин, относительная опорная длина профиля и т. п.
Формирование поверхностного слоя с заданными свойствами должно обеспечиваться технологией упрочнения.
Основные способы поверхностного пластического деформирования, достигаемая точность и шероховатость поверхностей показаны на рис. 9.14.
Наиболее широко применяют способы обкатывания и раскатывания шариковыми и роликовыми обкатниками наружных и внутренних цилиндрических, плоских и фасонных поверхностей. Цилиндрические наружные, внутренние, фасонные поверхности обрабатываются, как правило, на токарных, револьверных, сверлильных и других станках; плоские поверхности – на строгальных, фрезерных станках. Примеры обкатывания и раскатывания поверхностей роликами приведены на рис. 9.15. Обычно этими способами обрабатывают достаточно жесткие детали из стали, чугуна и цветных сплавов.
|
|
На рис. 7.15, а показана схема обработки цилиндрических наружных и внутренних поверхностей, на рис. 7.15, б – плоских поверхностей и на рис. 7.15, в – фасонных поверхностей.
Качество обрабатываемой поверхности при обкатывании роликами и шариками в значительной степени зависит от режимов деформирования: силы обкатывания (или давления на ролик и шарик), подачи, скорости, числа рабочих ходов и применяемой смазочно-охлаждающей жидкости. До обкатывания и раскатывания заготовки обрабатывают точением, шлифованием и другими способами, обеспечивающими точность по 7–9-му квалитету и Ra < 1,6...0,2 мкм. Припуск на обработку обычно рекомендуется выбирать равным 0,005–0,02 мм.
Пластическое поверхностное деформирование может быть от-делочно-упрочняющей операцией (улучшает шероховатость поверхности и упрочняет поверхностный слой), отделочно-упрочняющей и калибрующей операцией (кроме сказанного выше, повышает точность обработки); отделочно-калибрующей операцией (упрочнения не происходит).
Внутренние цилиндрические поверхности, кроме рассмотренных операций раскатывания, пластически деформируют путем прошивания и протягивания выглаживающими прошивками и протяжками (дорнование) и шариками.
Схемы обработки отверстий дорнованием приведены на рис. 7.16. Этими способами можно упрочнять, калибровать фасонные поверхности (шлицы, отверстия).Точность обработки поверхностей повышается на 30–60%, шероховатость обработанных внутренних поверхностей уменьшается. При обработке отверстий обязательным является применение смазочно-охлаждающих жидкостей. Дорнование осуществляются на протяжных станках и прессах.
|
|
Рис. 7.15. Схемы обкатывания поверхностей роликами
Наряду с изложенными выше способами широко применяют центробежное (инерционное) упрочнение. При этом используется центробежная сила шариков (роликов), свободно сидящих в радиальных отверстиях быстровращающегося диска. Схема центробежной обработки поверхности шариками показана на рис. 7.17. Шарики 2 при вращении диска 3 смещаются в радиальном направлении на величину h = (Rx - R), нанося многочисленные удары по заготовке 1 и пластически деформируя поверхность. Для получения поверхностей с минимальным параметром шероховатости и упрочненным слоем небольшой глубины применяют алмазное выглаживание. Процесс аналогичен обкатыванию, но инструментом служит кристалл алмаза, находящийся в специальной державке.
Рис. 7.16. Схемы дорнования отверстий: а – однозубым дорном; б – многозубым дорном; в – многозубым составным дорном
К методам пластического деформирования, упрочняющим поверхности деталей, кроме указанных на рис. 7.14, относятся: обработка дробью, гидровиброударная обработка; электромагнитное, ультразвуковое упрочнение и др.
Рис. 7.17. Схема центробежной обработки поверхности шариками