ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПОВЫШЕНИЕ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ
ДЕТАЛЕЙ ТРИБОСОПРЯЖЕНИЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ
Горленко А.О., Инютин В.П., Руденков Г.Г.
(БГТУ, ОАО НИИ "Изотерм", г. Брянск, РФ)
In the report the questions of technological increase of a wear resistance of details of machines by electromechanical processing are considered.
Электромеханическая обработка (ЭМО) основана на сочетании термического и силового воздействия на поверхность обрабатываемой детали, что приводит к изменению физико-механических и геометрических показателей поверхностного слоя деталей и, как следствие, к повышению износостойкости, предела выносливости и других эксплуатационных характеристик. Эффект упрочнения ЭМО достигается благодаря тому, что реализуются сверхбыстрые скорости нагрева и охлаждения, и достигается высокая степень измельченности аустенитного зерна, которая обуславливает мелкокристаллические структуры закалки поверхностного слоя, обладающего высокими физико-механическими и эксплуатационными свойствами.
Оптимальные режимы электромеханического упрочнения позволяют получить закаленную структуру поверхностного слоя с повышенной износостойкостью, что обуславливается его высокой твердостью, прочностью и мелкозернистой структурой. Сжимающие остаточные напряжения в поверхностном слое от сил деформирования оказывают благоприятное влияние на различные виды разрушающих нагрузок в совокупности с повышенной пластичностью после ЭМО, что является одной из причин повышения контактной прочности поверхностного слоя. Кроме того, износостойкость повышается за счет образования после ЭМО большей несущей способности профиля, чем после механической и термической обработки, что уменьшает время приработки, а отсутствие прижогов и трещин наряду со снижением числа микронеровностей снижает число микроконцентраторов напряжения, что наряду с упрочнением поверхностных слоев повышает выносливость деталей на удар.
Повышение износостойкости деталей машин, работающих в условиях трения скольжения, возможно также за счет электромеханической обработки при протекании электрического тока по импульсной схеме, благодаря чему на упрочняемой поверхности формируется специфическая текстура, представляющая собой чередование упрочненных и неупрочненных участков. Повышение износостойкости деталей с криволинейными поверхностями трения возможно за счет обеспечения закономерно изменяющегося качества поверхностного слоя вдоль образующих криволинейных поверхностей, что осуществляется закономерным изменением режимов упрочнения ЭМО в процессе обработки.
В настоящее время применяют разные методы электромеханического упрочнения, при реализации которых варьируются: способ подвода электрического тока к месту контакта инструмента и заготовки; род тока (постоянный, переменный); способ подачи тока во времени (непрерывно-постоянный, импульсно-прерывистый); вид инструмента. Для многих процессов ЭМО требуются источники тока большой мощности (25-50 кВт). Для упрочнения малогабаритных деталей перспективным является применение бестрансформаторных схем обработки, основанных на использовании тиристорных преобразователей. Одной из важных задач является выбор материала инструмента, работающего в жестких условиях – высоких температурных и силовых нагрузках.
Выбор оптимальных режимов ЭМО зависит от требуемой степени и глубины упрочнения, исходной и требуемой шероховатости поверхности, закономерностей контактного нагрева, геометрии инструмента, структуры материала обрабатываемой заготовки, метода электромеханического упрочнения и т.д. В зависимости от степени влияния на структуру и свойства поверхностного слоя различают следующие режимы электромеханического упрочнения:
- жесткий упрочняющий режим, предусматривающий высокую плотность тока (700-1500 А/мм2) в контакте инструмента с деталью, низкую скорость обработки (0,5-5 м/мин), значительную глубину упрочненного слоя и невысокие требования к шероховатости поверхности;
- средний упрочняющий режим, характеризующийся незначительной глубиной упрочнения, плотностью тока в контакте ниже 800 А/мм2, скоростью обработки аналогичной или несколько выше применяемой при жестком упрочняющем режиме и давлениями инструмента, выбираемыми исходя из требований к шероховатости поверхности;
- отделочный режим, характеризуемый невысокой плотностью тока, значительными рабочими давлениями в зоне контакта инструмента с деталью, высокими скоростями обработки (10-120 м/мин) и качеством поверхностного слоя.
Широкие возможности ЭМО в автоматизации процесса обработки реализуются в автоматизированных системах, позволяющих обеспечить: автоматизированное управление режимами обработки и их изменением (в соответствии с теоретически рассчитанными законами) в процессе упрочнения поверхностей трения деталей машин; гибкость и быструю переналадку системы; усовершенствование оборудования и аппаратных средств для ЭМО.
Повышение производительности процесса и обеспечение высокого качества обрабатываемых деталей за счет применения многоинструментальных приспособлений, автоматизации технологического процесса ЭМО, а также научно обоснованного выбора методов и режимов обработки, позволяет использовать ЭМО как эффективный способ повышения эксплуатационных свойств деталей машин.