К ВОПРОСУ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ МЕТОДОВ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО УПРОЧНЕНИЯ ДЕРЕВОРЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА
Ульянов А.А. (БГИТА, г.Брянск, РФ)
Условия эксплуатации большинства деталей машин и инструментов характеризуются ударно- циклическим нагружением, в ряде случаев сопровождающимся интенсивным газонасыщением поверхностных слоев конструкционных и инструментальных материалов. Закономерности их изнашивания в данных условиях реализуются по механизмам поверхностного микровыкрашивания и истирания, причем с наибольшей интенсивностью при образовании поверхностных микротрещин, имевшихся перед началом работы или образовавшихся в процессе эксплуатации.
Учитывая что, сочетание определенных параметров материала, формирующееся на стадии приработки, способно определить интенсивность его изнашивания и в последующие периоды, повышенное внимание в данной работе уделялось обеспечению сопротивляемости материалов трещинообразованию и охрупчиванию.
Совместное действие остаточных напряжений растяжения в поверхностных слоях и их газонасыщение, по нашим данным, способно снизить износостойкость конструкционных и инструментальных материалов на 25 – 30%.
Таким образом для обеспечения экономически обоснованной стойкости требуется проведение эффективной упрочняющей обработки, позволяющей создать в зонах износа благоприятную с позиций сопротивляемости изнашиванию совокупность свойств поверхностных слоев: микрогеометрию, микротвердость, остаточные напряжения, наличие слоев, препятствующих насыщению водородом и др. Среди отмеченных характеристик управляемое формирование требуемого уровня остаточных напряжений и минимизация наводороживания поверхностных слоев представляет достаточно серьезную технологическую сложность, что связано с проблемой взаимоувязки уровней факторов, составляющих качество поверхностного слоя.
В связи с этим нами разработан метод комплексной упрочняющей обработки, включающий в себя направленное упругое деформирование поверхностных слоев в зоне упрочнения, электроискрового легирования, последующего снятия нагрузки и доводки упрочненной поверхности эластичным шлифованием.
Режимы выполнения упрочняющей обработки устанавливаются с учетом необходимости формирования благоприятного сочетания параметров микротвердости и шероховатости упрочненной поверхности.
С целью обеспечения равномерного упрочняющего воздействия на инструмент по длине прикромочной зоны упрочняющая обработка проводится сплошной полосой, параллельно действию растягивающих напряжений (вдоль режущей кромки).
После завершения упрочнения деформирующая нагрузка снимается и обрабатываемый инструмент приобретает первоначальную форму; при этом в поверхностных слоях образуются благоприятные по величине остаточные напряжения сжатия.
Нами разработана экспериментальная установка, обеспечивающая управление величинами деформации упрочняемого образца и регулирование положения источника упрочнения относительно обрабатываемой поверхности.
В качестве легирующего материала использовались хром, молибден, вольфрам и твердый сплав ВК6-ОМ.
Упрочнение проводилось в диапазоне величин силы тока короткого замыкания от 2.8 до 3.6 А, емкости конденсаторного блока 300 мкФ и числе разрядов 290-310 1/см2.
Оценка эффективности разработанного способа упрочнения проводилась на ножах сборных фрез для обработки древесины березы влажностью 10 – 12 %. Ножи изготовлены из сталей Р6М5, 8Х6НФТ с твердостью HRC 58 ... 62 и шероховатостью Rа 0.63- 1.25 мкм.
Испытания после упрочнения проводились на фрезерном станке Ф-4. Величина износа определялась как разность ширины ножа до и после испытания. Ширина ножа замерялась длиномером ИЗВ- 2 с точностью 1 мкм.
Износостойкость определялась как отношение величины износа исследуемых образцов ножей к величине износа не упрочненного образца.
Результаты проведенных исследований показали, что износостойкость стали 8Х6НФТ в 1.4, а стали Р6М5 в 1.6 раза больше чем у неупрочненных образцов, а насыщение водородом снизилось на 35 – 40% для обеих марок сталей. В настоящее время разрабатываются рекомендации для промышленного использования этого метода упрочнения.