170 / 460
Actual Problems in Machine Building. 2015. N 2
Innovative Technologies
in Mechanical Engineering
____________________________________________________________________
170
материала проверяли с использованием оптико-эмиссионного спектрометра ARL 3460.
Результаты анализа представлены в таблице.
Обработка осуществлялась на интегральном станочном комплексе на базе токарно-
винторезного станка модели УТ16ПМ, оснащенным концентрированным источником
нагрева ТВЧ. Источником энергии выбран ламповый генератор марки ВЧГ 6-60/0.44 с
рабочей частотой тока 440∙10
3
Гц. Процесс нагрева осуществлялся по глубинной схеме
(толщина упрочненного слоя не превышала глубины проникновения тока в горячий металл –
0,6…0,8 мм) непрерывно-последовательным способом. При упрочнении использовался
индуктор петлевого типа, оснащенный ферритовым магнитопроводом марки
N
87 (для
работы в диапазоне частот до 500 кГц) с магнитной проницаемостью
i
= 2200 [18 - 24].
Исследования проводились при использовании интенсивного водяного душевого
охлаждения поверхности в следующем диапазоне режимов обработки: удельная мощность
источника
q
и
= (1,5 - 4,0)∙10
8
Вт/м
2
, скорость перемещения индуктора
V
и
= (50…100) мм/с.
Ширина активного провода индуктора составляла
R
и
= 2 мм, обработка осуществлялась с
зазором Δ = 0,1…0,2 мм.
Таблица
Химический состав исходного материала
Материал
Массовая доля элемента, %
C
Si
Mn
S
P
Cr
Ni
Cu
45
0,44 0,23 0,61 0,013 0,019 0,11 0,15 0,17
Для осуществления алмазного выглаживания была специально спроектирована и
изготовлена державка с упругой головкой, в которую устанавливались алмазные
наконечники радиусами
R
= 1 мм и
R
= 2 мм. Поскольку, с увеличением числа проходов
шероховатость уменьшается незначительно [25 - 27], но при этом наблюдается резкое
снижение производительности, было принято решение об осуществлении процесса
выглаживания по схеме однопроходной обработки. Нормальная составляющая силы
выглаживания
Р
y
, с учетом жесткости данного технологического оборудования, твердости
поверхностного слоя обрабатываемой детали (H
= 8…8,5 ГПа) и радиуса алмазной сферы,
соответственно была равна: 100 Н, 125 Н и 150 Н. При этом диапазон изменения скорости
резания составлял
V
выг
= 50…200 м/мин; а величины подачи -
S
выг
= 0,019…0,043 мм/об.
Статистическая
обработка
результатов
экспериментальных
исследований
производилась в программных продуктах Statistica, Table Curve 2D и Table Curve 3D.
Микротвёрдость упрочненного поверхностного слоя деталей оценивали на приборе
Wolpert Group 402MVD. Исследования остаточных напряжений проводились с
использованием рентгеновского метода на дифрактометре высокого разрешения ARL X`TRA
и механического разрушающего метода Н.Н. Давиденкова (послойное электролитического
травление упрочненного образца) [28 - 30]. Для выявление дефектов поверхностного слоя на
каждом переходе использовались: визуально-оптический метод с применением микроскопа
Carl ZeissAxio Observer A1m, капиллярный метод, токовихревой метод с применением
вихретокового дефектоскопа ВД – 70. Оценку топографии поверхности производили на
лазерном профилографе-профилометре Zygo New View 7300.
Результаты и обсуждение
В результате обработки данных по исследованию влияния режимов алмазного
выглаживания на параметр шероховатости
Rа
были получены следующие функциональные
зависимости: