Obrabotka Metallov 2018 Vol. 20 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 20 № 2 2018 36 ТЕХНОЛОГИЯ Введение Поверхностная закалка обработкой резанием Поверхностная закалка является одним из эффективных и экономичных методов повы- шения износостойкости деталей машин. Повы- шение износостойкости актуально для машин и механизмов, работающих в условиях высоких контактных нагрузок, высоких скоростей отно- сительного движения и в условиях абразивного воздействия [1]. Большинство существующих технологий поверхностной закалки требуют специализированного оборудования [2]. Отно- сительно новым методом закалочного поверх- ностного упрочнения является закалка режущим инструментом непосредственно на металло- обрабатывающем оборудовании. Температура, необходимая для закалки, достигается в процес- се резания за счет пластической деформации и трения в зоне контакта между инструментом и заготовкой. Комбинированный эффект больших пластических деформаций, высоких локальных температур и быстрой скорости охлаждения приводит к физическим преобразованиям мате- риала обрабатываемой поверхности [3]. В литературе описаны способы закалки реза- нием как лезвийным, так и абразивным инстру- ментом. В работах [4 и 5] для увеличения трения инструмента о поверхность заготовки использо- вались резцы с нулевым значением главного за- днего угла. В работе [6] для увеличения темпе- ратуры в зоне резания использовались резцы с отрицательным значением переднего угла. Для поверхностной закалки механической обработкой также используется шлифование, основанное на форсированных режимах, что приводит к повышенному тепловыделению и разогреву обработанной поверхности до зака- лочных температур. Закалочным шлифованием упрочняют стали с содержанием углерода более 0,3 %, при этом глубина закалки составляет 0,3…0,5 мм (после удаления дефектного слоя) с твердостью поверхности до 50…60 HRC, а зона термического воздействия достигает вели- чины до 2 мм [3 и 7]. Форсирование режимов производят назначением глубины шлифования за один проход до 0,2…1,2 мм/дв.х, при про- дольной подаче шлифовального круга от 0,3 до 1,2 м/мин. При закалочном шлифовании приме- нение охлаждающих жидкостей не обязательно, поскольку быстрое охлаждение достигается за счет отвода тепла в нижележащие слои холод- ной заготовки [8]. Станкостроительной компа- нией DMG MORI SEIKI выпускаются фрезер- но-шлифовальные центры с ЧПУ, в которых предусмотрена операция закалки шлифоваль- ным кругом. Производительность закалки со- ставляет 0,4...1,5 см 2 /с [9]. К способам поверхностной закалки лезвий- ным инструментом относится метод дефор- мирующего резания (ДР) [10], имеющий под- твержденные данные в успешном получении закалочных структур на наружной поверхности стальных заготовок [11]. ДР является методом механической обработки, использующий в ка- честве инструмента резец со специальной гео- метрией заточки его режуще-деформирующей части. Подрезанные слои не отделяются полно- стью от заготовки, а остаются на ней и сохраня- ют прочную механическую связь с обработанной поверхностью. На наружной поверхности заго- товки формируется регулярный макрорельеф в виде ребер, отстоящих друг от друга с межребер- ным зазором, либо плотно прижатых друг к дру- гу. При соответствующих режимах ДР темпера- тура, выделяющаяся в зоне обработки, может быть достаточна для протекания структурно-фа- зовых превращений в материале подрезаемого слоя. Последующее быстрое охлаждение ребер теплоотводом в сердцевину заготовки, как и при лазерной закалке, приводит к получению в ребре закалочных структур. Метод деформирующего резания имеет широкую область использования [12]. Макро- рельеф в виде оребрения или штырьков увели- чивает площадь обрабатываемой поверхности до 12 раз, что позволяет повысить коэффициент теплоотдачи при использовании таких поверх- ностей в теплообменной аппаратуре [13]. ДР используют при изготовлении капиллярно-по- ристых структур тепловых труб [14], неразъем- ных соединений [15, 16], фильтрующих труб и микросеток [17], а также во многих других об- ластях техники. Применение метода ДР для упрочнения сталей Известно, что на операции точения сходящая стружка может нагреваться до температур, пре-