ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Влияние шлифования на эксплуатационные характеристики деталей из "Обработки инструментами из шлифовальной шкурки " Изучение влияния режимов резания на физико-механические свойства поверхностного слоя является одним из условий установления оптимальных режимов обработки, не только обеспечивающих достижение высокой производительности, точности и необходимого параметра шероховатости поверхности, но и способствующих улучшению эксплуатационных свойств деталей. [c.82] Напряженное состояние металла при шлифовании зависит от действия теплового и силового факторов. Сейчас общепризнанной является концепция формирования остаточных напряжений в поверхностных слоях, описанная ниже [2, 13, 15, 21, 25, 26 и др.]. [c.82] При шлифовании металлов и сплавов, склонных к структурным и фазовым превращениям, превалирующее влияние на образование остаточных напряжений оказывает тепловой фактор. Под действием высоких температур в тонком поверхностном слое происходят превращения, обусловленные объемными изменениями металла. Мартенситная структура, которая обычно формируется при закалке, имеет максимальный удельный объем и атомную решетку объемно-центрированного куба, Аустенитная структура более плотная, она обладает наименьшим объемом и атомной решеткой гранецентрированного куба. Если деталь после закалки имела мартенситную структуру, то после шлифования под действием высоких температур в тонком поверхностном слое мартенсит распадается на трооститосорбит-ную структуру и увеличивается содержание аустенита. Образование разнообъемных структур в поверхностном слое вызывает изменение микротвердости и появление больших растягивающих напряжений. [c.82] Пластическая деформация металла при шлифовании иногда сопровождается наклепом. Наклеп, вызывая рост плотности дислокаций и вакансий, увеличивает объем металла. При этих условиях поверхностные пластические деформированные слои металла расширяются и стремятся занять больший объем. Нижележащие упругодеформированные слои препятствуют этому. В результате в наружном наклепанном слое возникают сжимающие напряжения. [c.83] На формирование остаточных напряжений при шлифовании все факторы оказывают одновременное влияние. Численные значения, знак, глубина и характер распределения остаточных напряжений зависят от марки материала, его исходного состояния после термообработки и режимов шлифования. [c.83] Как уже указали, при ленточном шлифовании понижаются силы и температура в зоне резания на 20—50 % по сравнению с обычным и прерывистым шлифованием, проявляются и многие другие отличия. Основываясь на этих данных, можно ожидать меньших изменений микротвердости и остаточных напряжений при ленточном шлифовании высокопрочных и износостойких сталей, что и было подтверждено нами экспериментально. [c.83] Состояние поверхностного слоя оценивалось микрострук-турным анализом, замером микротвердости и остаточных напряжений. [c.83] После шлифования образцы разрезались на две части. Одна часть использовалась для исследования микротвердости, а другая, размером 80 X 10X3,5 мм,— для определения остаточных напряжений. [c.83] Установлено, что пониженная теплопроводность высоколегированных закаленных сталей способствует концентрации теплоты в тонком поверхностном слое, вызывая его высокое нагревание. В результате этого шлифование снижает упрочнение поверхностного слоя и его микротвердость. [c.83] При глубине ленточного шлифования до 0,02 мм на ход стола в поверхностном слое наблюдается повышение, а при глубине резания более 0,02 мм — понижение микротвердости. При этом толщина слоя металла с измененной микротвердостью достигает 0,1 мм. Температура в зоне резания при глубине шлифования до 0,02 мм не превышает 300 °С, что ниже точки и изменений структуры металла поверхностного слоя не установлено. Повышение микротвердости может быть объяснено превалирующим действием силового фактора и появлением наклепа. Максимальное снижение микротвердости при ленточном шлифовании не превышает 300 МПа. При этом необходимо отметить, что при глубине резания больше 0,04 мм начинает проявляться эффект интенсивного самозатачивания ленты и рост отпуска металла прекращается. Силы резания и теплонапряженность процесса ленточного шлифования снижаются. Этот момент на рис. 4.2, а отражен кривой распределения микротвердости 4. [c.86] Зависимость микротвердости от скорости абразивного инструмента исследована только для ленточного шлифования. Ее анализ показывает, что при изменении скорости ленты с 14 до 28 м/с микротвердость изменяется незначительно. Дальнейшее увеличение скорости до 38 м/с уменьшает твердость по отношению к исходной на 250—300 МПа. [c.87] Толщина отпущенного слоя в зависимости от режимов и методов шлифования стали ЗЗХЗСНМВФА изменяется в пределах 40—300 мкм. Уменьшение твердости на определенной глубине поверхностного слоя связано со структурными превращениями и уменьшением удельного объема. [c.87] На рис. 4.3 представлены кривые распределения микротвердости по глубине поверхностного слоя цементированной закаленной стали 12Х2Н4А (НКСэ 61) после шлифования абразивными лентами и кругами. До шлифования изменение микротвердости характеризуется кривой 4, после — кривыми 1 — 3. Характер изменения кривой 3 (шлифование кругом) свидетельствует о том, что при / = 0,07 мм на поверхности образуется слой вторичной закалки (Яюо = 85009500 МПа), который на глубине от поверхности 150 мкм переходит в слой с глубоким отпуском (Яюо == 45005000 МПа). Слой с измененной микротвердостью достигает глубины более 0,7 мм. При шлифовании прерывистыми кругами (кривая 2) отпуск и глубина его распространения остаются все еще достаточно большими. [c.87] Шлифование абразивной лентой (кривая 1) той же зернистости снижает микротвердость примерно на 1000, МПа, а глубина залегания слоя с измененной твердостью при этом доходит до 0,1 мм. Визуальной оценкой поверхности после шлифования сплошным кругом установлено, что при t = 0,035 0,07 мм поверхность всех образцов имеет цвета побежалости разной интенсивности, а отдельные образцы имеют трещины. На образцах, обработанных прерывистыми кругами и лентами, цветов побежалости и трещин не наблюдается. Однако травление поверхности косого среза показало (рис. 4.4), что все образцы имеют прижоги, но интенсивность и глубина проникновения зависят не только от режима обработки, но и от вида применяемого инструмента. [c.87] При шлифовании кругами на образцах появляются слои вторичной закалки с отчетливо выраженным белым слоем, который затем переходит в прижог отпуска на значительную глубину (превышение температуры Лсз). [c.88] Очевидно, что природа возникновения белого слоя в данном случае — тепловая, заключающаяся в создании больших температурных градиентов с высокими скоростями нагрева и охлаждения. В то же время нельзя полностью отвергать и другой путь образования белого слоя— действие механических нагрузок и трения. Оба указанных обстоятельства могут оказаться причиной таких изменений свойств поверхностных слоев металлов. [c.88] На образцах, обработанных прерывистыми кругами, вторичная закалка наблюдается только при t ж 0,07 мм, а при t С 0,07 мм имеет место только прижог отпуска. При ленточном шлифовании с глубиной резания 0,07 мм прижог выражен слабо. [c.88] Переход растягивающих напряжений, возникающих в результате шлифования, в сжимающие, возникающие от термообработки, и распределение микротвердости позволяет установить границы теплового воздействия процесса шлифования на качество поверхностного слоя в зависимости от режимов обработки и вида применяемого инструмента. [c.89] Изменение глубины шлифования с 0,01 до 0,04 мм увеличивает максимальные растягивающие напряжения как при шлифовании обычными и прерывистыми кругами, так и при ленточном шлифовании соответственно на 220—600, 200—400, 100— 350 МПа. [c.90] Вернуться к основной статье