Упрочнение поверхностным пластическим деформированием

Наиболее распространенный вид упрочняющей обработки — поверхностное пластическое деформирование — простой и эффективный способ повышения несущей способности и долговечности деталей машин и сооружений, работающих в условиях знакопеременных нагрузок (оси, валы, зубчатые колеса, подшипники, поршни, цилиндры, сварные конструкции, инструменты и т. п.). Кроме того, поверхностное пластическое деформирование значительно улучшает шероховатость поверхности, повышает износостойкость деталей, улучшает их внешний вид (упрочняюще-отделочная обработка).

Поверхностное пластическое деформирование — обработка деталей давлением, при котором пластически деформируется только их поверхностный слой. Такое деформирование осуществляется инструментом, деформирующие элементы которого (шарики, ролики или тела иной конфигурации) действуют на обрабатываемую поверхность путем качения, скольжения или внедрения.

Поверхностное пластическое деформирование оказывает следующие положительные воздействия:

  • • повышает твердость поверхности;
  • • уменьшает шероховатость поверхности;
  • • повышает износостойкость деталей;
  • • повышает сопротивление схватыванию;
  • • увеличивает предел выносливости детали.

При поверхностном пластическом деформировании путем качения деформирующий элемент (как правило, ролик или шарик) прижимается к поверхности детали с фиксированной силой Р (рис. 2.23, а), перемещается относительно нее, совершая при этом вращение вокруг своей оси.

Схема пластического деформирования накатыванием

Рис. 2.23. Схема пластического деформирования накатыванием

В зоне контакта ролика с обрабатываемой поверхностью возникает очаг пластической деформация, перемещающий вместе с инструментом, благодаря чему поверхностный слой последовательно деформируется на глубину И (рис. 2.23, б), которая соответствует глубине распространения очага деформации. Размеры очага деформации зависят от следующих технологических факторов обработки: силы Р, формы и размеров ролика, подачи, твердости обрабатываемого материала и др.

Алмазное выглаживание (рис. 2.24) применяют для закаленных сталей и маложестких деталей, т. е. в тех случаях, когда невозможно применить обработку накатыванием. Недостатком выглаживания является низкая производительность и невысокая стойкость инструмента.

Схема обработки детали алмазным выглаживанием

Рис. 2.24. Схема обработки детали алмазным выглаживанием

Дорнование — деформирующее протягивание (калибрование), применяют для обработки отверстий (рис. 2.25). Это высокопроизводительная обработка, сочетающая в себе возможности чистовой, упрочняющей, калибрующей и формообразующей обработок. Формообразующую обработку применяют для получения на поверхности детали мелких шлицов и других рифлений. Толщина упрочненного слоя при дорновании регулируется натягом, т. е. разностью диаметра /) дорна и диаметра с1 отверстия заготовки.

Методы накатывания, выглаживания и деформирующего протягивания относят к методам статического поверхностного деформирования. Характерным признаком этих методов является стабильность формы и размеров очага деформации в стационарной фазе процесса.

Наряду с этими методами в машиностроении используют большое число методов поверхностного пластического деформирования, основанных на динамическом (ударном) воздействии инструмента на поверхность детали (рис. 2.26). При такой обработке инструмент внедряется в поверхностный слой детали перпендикулярно профилю поверхности или под некоторым углом к ней.

Дробеструйная обработка детали

Рис. 2.26. Дробеструйная обработка детали

Многочисленные удары, наносимые инструментом по детали по заданной программе или хаотично, оставляют на ней большое число локальных пластических отпечатков, которые в результате покрывают (с перекрытием или без него) всю поверхность. Размеры очага деформации зависят от материала детали, размеров и формы инструмента и от силы удара по поверхности.

К методам ударной поверхностной пластической деформации относят чеканку, обработку дробью, виброударную, ультразвуковую, центробежно-ударную обработку.

Дробеструйная обработка (наклеп) осуществляется за счет кинетической энергии потока чугунной, стальной или другой дроби, который направляют, например, роторным дробеметом (рис. 2.26). Источником энергии может являться струя газа или жидкости либо центробежная сила. Основным достоинством дробеструйной обработки является возможность эффективного упрочнения деталей различной конфигурации, имеющих мелкие надрезы, пазы, галтели и резьбовые поверхности.

Усталостная прочность детали после упрочнения дробью повышается на 15—50% в зависимости от материала и режимов упрочнения.

Центробежно-шариковая обработка осуществляется за счет кинетической энергии стальных шариков (роликов), расположенных на периферии вращения диска (рис. 2.27). При вращении диска под действием центробежной силы шарики отбрасываются к периферии обода, воздействуя на обрабатываемую поверхность.

Центробежно-шариковая обработка

Рис. 2.27. Центробежно-шариковая обработка

 
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ     След >