ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Теплообразование в поверхностном слое и расчет глубины упрочнения из "Упрочнение и восстановление деталей машин электромеханической обработкой Изд.3 " Для сохранения точности деталей машин в течение длительного времени необходимо, чтобы глубина упрочненного слоя была не меньше допуска на односторонний износ детали. [c.6] Тепловые явления, происходящие при электромеханической обработке, связаны с выделением теплоты вследствие прохождения электрического тока, трения инструмента об обрабатываемую деталь и деформированием металла в поверхностном слое, а также с теплообменом между инструментом и поверхностным слоем и теплопередачей в окружающую среду и вовнутрь металла. Чтобы дать оценку происходящим явлениям теплообразования, будем учитывать только главные факторы и пренебрежем влиянием менее важных и второстепенных. [c.6] Таким образом, наибольшее значение имеют теплота, обусловленная трением инструмента об обрабатываемую деталь, и теплота, выделяемая при прохождении тока через место контакта изделия с инструментом. Эти два потока теплоты образуют в месте контакта сверхвысокотемпературный объем высотой Я, глубиной упрочнения б и шириной В (на рис. 3 не показано). Высокотемпературным объемом условно можно назвать такой объем, температура в котором не ниже 600°С, т. е. такая температура, которая существенно влияет на пластические свойства материала. Сверхвысокотемпературным объемом можно назвать объем, температура нагрева в котором превышает температуру фазового превращения стали. Сечение такого объема характеризуется светлой зоной. [c.7] Исследования показывают, что ширина В и высота Я сверхвысокотемпературного объема при достаточно жестких упрочняющих режимах близки по значению соответственно к ширине и высоте контакта инструмента с деталью. Трущиеся между собой тела будут иметь одинаковую температуру нагрева на поверхности контакта. [c.7] Для использования приведенного выше выражения необходимо определить коэффициенты к, , г], ц. [c.8] Следует отметить, что попытки вывода более точных расчетных формул с учетом дополнительных параметров могут быть оправданы только в условиях стабильности процесса теплообразования, который может быть обеспечен при высокой технологической дисциплине крупносерийного производства [40]. В дальнейшем мы увидим, что обработка детали из одной и той же стали, но с различной исходной структурой металла существенно влияет на упрочняемость металла. [c.9] Экспериментальное определение коэффициента к для различных режимов ЭМО показало, что среднее его значение может быть принято равным 0,234. [c.9] Изменение коэффициента трения в зависимости от давления показано на рис. 6. Уменьшение коэффициента трения наблюдается при силе 600... 800 Н, что соответствует давлению 200... 300 МПа. Значение коэффициента трения при обработке стали 40Х инструментом из твердого сплава ВКЗ (кривая /) значительно выше, чем при обработке инструментом из сплава Т15К6 (кривая 2). Это объясняется большой склонностью однокарбидных сплавов к схватыванию с обрабатываемым металлом. Опыты показывают, что применение инструмента из спла-ка ВКЗ для обработки может привести к надрывам поверхностного слоя. Из приведенных данных можно заключить, что приближенное значение коэффициента трения для среднеуглеродистой стали при средних режимах ЭМО находится в пределах 0,65. ..0,75. Это подтверждается и исследованиями, приведенными в работе [18]. [c.10] Коэффициент т), учитывающий потери во вторичной цепи трансформатора, зависит от многих факторов и в первую очередь от конструктивных особенностей вторичного контура, а также от режимов обработки. Для средних условий ЭМО коэффициент т) приближенно можно принять равным 0,42. [c.10] Недостатком этой формулы является то, что она не учитывает размеры контактируемых тел и скорость их относительного перемещения. Многие другие теоретические зависимости также недостаточно отражают реальные условия трения. [c.10] Для определения коэффициента р использовались кольда диаметром 50 мм и высотой 8 мм из цементованной закаленной стали 40, имеющей среднюю микротвердость Яц=6200 МПа. Кольца укреплялись на специальной оправке (каждой серии опытов соответствовало отдельное кольцо). ЭМО производилась без продольной подачи инструмента — пластины из твердого сплава Т15К6 с шириной контакта 0,8 мм. Для различных скоростей обработки режим подбирался таким образом, что каждый участок обрабатываемой поверхности подвергался шестикратному высокотемпературному воздействию. Значения В и б определялись по шлифам поперечных изломов колец. За минимальную температуру фазового превращения стали принималась температура 900°С. Коэффициент ц определялся при следующих режимах ЭМО у=6,9... 17,3 м/мин /=370...540 А Р=380... 1120 Н. [c.11] Опыты показывают, что изменение параметров режима сглаживания, связанное с увеличением мощности источника, размеров Вид, способствует увеличению коэффициента ц. Это объясняется изменением степени сосредоточенности источника теплоты в поверхностном слое. Увеличение силы тока приводит к увеличению коэффициента ц, а увеличение скорости сглаживания и давления способствует его понижению. Для более высоких режимов цж0,6, для менее высоких цл 0,5. [c.11] Можно полагать, что для исследованных режимов расчетнометаллографический метод является наиболее достоверным. [c.11] Из формулы (6) видно, что в определенном диапазоне режимов ЭМО глубина упрочнения зависит в основном от мощности установки и скорости обработки. [c.12] Для определения степени достоверности формулы (7) была проведена серия экспериментов, позволяющих выявить с помощью металлографического анализа зависимость фактической глубины упрочнения от мощности в зоне упрочняющих режимов. Результаты исследований в сравнении с расчетными приведены на рис. 7. [c.12] Средняя абсолютная погрешность в зоне упрочняющих режимов равна примерно 0,006 мм, а относительная — находится в пределах 6,6...8,5%, что позволяет считать приведенную выше формулу вполне приемлемой для использования в практических целях. [c.12] Для обработки плоских поверхностей с глубиной упрочнения 0,4... 1,6 мм коэффициент Л = 3,1-10 . [c.13] Степень достоверности формулы (8) проверялась с использованием наиболее характерных режимов обработки плоских поверхностей (табл. 1). [c.13] Расчет по формуле (8) показывает менее точные результаты, чем по формуле (7). Однако следует отметить, что для расчетов глубины упрочненного слоя при различных процессах ЭМО удобней пользоваться полуэмпирическими формулами, приведенными выше. [c.13] Вернуться к основной статье