ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Зависимости между параметрами режима обработки и физическими параметрами качества поверхности из "Чистовая обработка титановых сплавов " Применяя холодную обработку давлением, необходимо учитывать влияние, которое пластическая деформация оказывает на микроструктуру и ( )изико-механические свойства металла. Изменение свойств металла зависит в первую очередь от степени пластической деформации, с увеличением которой увеличиваются все показатели сопротивления металла деформированию, т. е. металл упрочняется, повышается его твердость, предел прочности, текучести и пропорциональности. Одновременно снижаются показатели пластичности — относительное удлинение, ударная вязкость, относительное сужение. Ниже приводятся результаты исследований физических параметров качества поверхностного слоя титана (микроструктуры, поверхностной твердости, степени и глубины наклепа) при чистовой обработке давлением в зависимости от условий и режима обработки. [c.46] Влияние обработки давлением на микроструктуру поверхностного слоя титана. Титан и его сплавы являются малоисследованными металлами, поэтому представляется необходимым рассмотреть влияние чистовой обработки давлением на микроструктуру титана. [c.47] Поверхностный слой металла обточенного образца (рис. 18, а) не имеет значительного искажения структуры на шлифе шлифованного образца (рис. 18, б) уже наблюдаются искажения структуры и плоскости сдвига обработанные давленпем образцы (рис. 18, в, г) имеют значительное искажение структуры металла, на них хорошо просматривается система плоскостей сдвига. Кроме того, микроструктура поверхностных слоев металла виброобкатанных образцов (рис. 18, г) мало отличается от микроструктуры, образующейся при обкатывании (рис. 18, в). [c.47] Из анализа структуры поверхностных слоев металла можно заключить, что наименьшую пластическую деформацию приобретает металл, обработанный точением. В более сложных условиях протекает процесс шлифования титана, что приводит к упрочению поверхностного слоя металла. Гарантированное значительное упрочение металла поверхностного слоя обеспечивает обкатывание и особенно виброобкатывание титана. [c.47] Зависимости между параметрами режима обработки давлением и поверхностной твердостью. Изменение поверхностной твердости Ну исследуемых металлов при различных способах и параметрах режима обработки показано на рис. 19—21. Исследование поверхностной твердости проводили на наружной поверхности цилиндрических образцов из металлов в состоянии поставки без термической обработки. [c.47] На рис. 19, а показано изменение Ну с возрастанием усилия ) с 10 до 60 кгс. С возрастанием усилия обработки до 60 кгс Ну повышается до 239 кгс/мм при обкатывании — кривая 1 и до 241 кгс/мм2 при виброобкатывании (вид IV, табл. 1)—кривая 2. Зависимость Ну от подачи 5 при обкатывании сплава ВТ5 показана на рис. 19, б. При 5 = 0,07 мм/об Ну возрастает с исходного значения до 317 кгс/мм , а прн увеличении 5 до 0,21 мм/об Ну снижается до 298 кгс/мм . [c.48] Зависимость Ну от диаметра рабочего шара dm показана на рис. 21, а. В результате исследований установлено, что увеличение dm с 3,2 до 19 мм приводит к снижению Ну с 225 до 185 кгс/мм2 при обкатывании (Оз=75,8 мм Я=10 кгс 5 = = 0,07 мм/об Пз=500 об/мин Лпр=1 Я1Гисх=161 кгс/мм ) и с 233 до 194 кгс/мм%ри виброобкатывании с созданием рельефа вида IV (табл. 1) наружной цилиндрической поверхности ( дв.х= = 2700 1/мин 2/ = 2 мм) титана ВТЫ. На рис. 21,6 показана зависимость Ну от диаметра обрабатываемой заготовки Оз. При обкатывании ( ш=15 мм Р=30 кгс s = 0,13 мм/об Пз= = 800 об/мин Лпр=1 Я1гцсх=161 кгс/мм ) титана BTI-1 увеличение Оз с 24 до 106 мм приводит к уменьшению Ну с 221 до 192 кгс/мм . [c.50] Вышеприведенные зависимости показывают, что чистовая обработка титановых сплавов давлением приводит к значительному повышению поверхностной твердости. При виброобкатывании интенсивность повышения Ну возрастает. Так, при обкатывании сплава ВТб шаром ш=5,6 мм (Оз=39,5 мм Р=10 кгс s = = 0,11 мм/об Пз = 800 об/мин Ппр=1 Я исх = 329 кгс/мм ) Ну повышается до 341 кгс/мм , а при виброобкатывании (вид IV, табл. 1 /гдв.х = 2600 1/мин 2 1 = 2 мм)—до 358 кгс/мм . [c.50] Влияние обработки на микротвердость, степень и глубину наклепа титана. Исследование микротвердости НО, степени и глубины наклепа при обработке давлением титана ВТЫ производили на торцовых поверхностях образцов. Результаты исследования указанных физических параметров на обкатанных и виброобкатанных образцах титана ВТЫ в состоянии поставки [НО х 229 кгс/мм ) с обеспечением рельефа вида IV (табл. 1) приведены на рис. 22—25. [c.50] Кроме того, виброобкатанные образцы по сравнению с обкатанными, при прочих равных условиях, и.меют большую микротвердость. Так, при указанных параметрах режима и усилии обкатывании, равном 10 кгс, микротвердость у обкатанных образцов на глубине 2 мкм от поверхности составляет 260 кгс/мм , а у виброобкатанных (рис. 23, а) 286 кгс/мм , т. е. на 10% больше, а при усилии обкатывания Р = 60 кгс микротвердость обкатанных образцов составляет 359 кгс/мм , а у виброобкатанных 397 кгс/мм , т. е. выше на 10,6%. [c.51] Однако увеличение микротвердости, обеспечиваемое чистовой обработкой давлением, в указанных выше пределах не всегда оказывается достаточным для многих условий эксплуатации деталей из титановых сплавов. Как показали проведенные исследования П. 9], значительное увеличение микротвердости титановых плавов может достигаться применением химико-термической обработки, что особенно важно для термически неупрочняемых сплавов, какими являются ВТЫ и ВТб. На образцах из указанных сплавов и проводились исследования. [c.52] В результате исследований установлено, что наиболее перспективными процессами химико-термической обработки для промышленного применения являются оксидирование, особенно вакуумное оксидирование, азотирование и диффузионное насыщение поверхностного слоя титановых сплавов ферромарганцем. [c.52] Оксидирование может производиться в воздушной атмосфере и в вакууме 10 мм рт. ст. при 730—800° С с выдержкой 1—2 ч. Близкие параметры режима обработки позволяют совместить вакуумное оксидирование с термостабилизирующим отжигом в вакууме, что устраняет необходимость введения отдельной операции оксидирования деталей из титановых сплавов [9]. [c.52] По сравнению с исходным состоянием Я/)исх = 229 кгс/мм ) микротвердость титанового сплава ВТЫ возрастает в 6,5 раза при азотировании и в 8,5 раза при диффузионном насыщении ферромарганцем. [c.53] Значительно повыщается микротвердость и при оксидировании. Так, при вакуумном оксидировании сплава ВТЫ микротвердость поверхностного слоя глубиной до 0,02 мм, измеренная на мик-ротБердомере ПМТ-3 при нагрузке 200 гс, повыщается с исходного значения до HD —644 кгс/мм т. е. в 2,8 раза и даже больше [1, 9]. [c.53] Стремление повысить микротвердость поверхностного слоя металла для улучшения эксплуатационных свойств рабочих поверхностей деталей должно увязываться с возможным изменением механических свойств титановых сплавов при применении различных процессов обработки. [c.53] Исследование влияния химико-термической обработки на механические свойства (предел прочности Ов и относительное удлинение 6) проводили на цилиндрических образцах из сплава ВТЫ диаметром 1,45 мм [1]. Выбор образцов обоснован тем, что на образцах малого сечения более рельефно отражается влияние поверхностного слоя с повышенной твердостью. В результате проведенных исследований установлено, что как азотирование, так и диффузионное насыщение ферромарганцем, а также оксидирование в воздушной среде приводят к значительному охрупчиванию сплава. Насыщение, например, ферромарганцем приводит практически к полной потере пластичности сплава ВТЫ. [c.53] Хорошие результаты получены при вакуумном оксидировании титановых сплавов (температура 740° С, выдержка 2 ч). Этот процесс не оказывает ощутимого влияния на предел прочности сплава ВТЫ (аисх = 37,2 кгс/мм , после оксидирования Он = = 37,3 кгс/мм ) и сохраняет достаточно высокое значение относительного удлинения (бисх = 32%, после оксидирования 6 = 30,3%). Подобные результаты получены и для сплава ВТ5 [1]. [c.53] Для полноты представления о влиянии чистовой обработки давлением на физические параметры качества поверхностного слоя титановых сплавов на рис. 26 и 27 приведены зависимости глубины и степени наклепа от усилия обкатывания Р при dm=15 мм и диаметра шара при Р=10 кгс. Зависимости получены при следующих параметрах режима обработки образцов s = 0,07 мм/об u p=151 м/мин Лпр=1 Лдв.х=2600 1/мин 2/=2 мм. Виброобкатывание осуществляли в режиме создания рельефа вида IV (табл. 1). [c.54] Если обработкой резанием обеспечивается степень наклепа до 11,8% при точении и до 21 /о при шлифовании, а глубина наклепанного слоя по микротвердости достигает значений соответственно 13 и 14,4 мм, то при чистовой обработке титановых сплавов давлением степень наклепа может достигать значений более 70%, а глубина наклепанного слоя — более 0,02 мм. [c.54] Вернуться к основной статье