Obrabotka Metallov 2020 Vol. 22 No. 2

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 22 No. 2 2020 19 TECHNOLOGY Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Параметры процесса ультразвуковых поверхностных упрочняющих обработок Parameters of the ultrasonic surface hardening treatments Вид обработки Treatment mode Схема обработки Impacting scheme α º Среда обработки ( СОТС ) Treatment media УЗУО UIT « Под прямым углом » Vertical 90 Индустриальное масло И -40 Lubricant I-40 УЗУФО 1 UIFT1 « Углом вперед » Forehand 50 Аргон Argon УЗУФО 2 UIFT2 « Углом назад » Backhand 50 Аргон Argon мированного приповерхностного слоя иссле - довали методами EBSD- анализа и с помощью оптического микроскопа Альтами 1 С на по - перечных микрошлифах после полировки и травления 4 %- м спиртовым раствором пикри - новой кислоты . Результаты и их обсуждение На рис . 2 представлены СЭМ - изображения и поперечные профили поверхности образцов ста - ли 09 Г 2 С , иллюстрирующие различия микроре - льефа в зависимости от ориентации направления удара относительно направления поперечной подачи образца при проведении ультразвуковых упрочняющих поверхностных обработок . Видно , что микрорельеф состоит из параллельных доро - жек шириной порядка 200 мкм ( рис . 2, а , б , в ), что соответствует шагу сканирования . Из рис . 2, а , г следует , что после традици - онной УЗУО ( с приложением ударной нагруз - ки по нормали к обрабатываемой поверхности ) формируется периодический микрорельеф из гребней и впадин с некоторым искажением профиля дорожек из - за наложения каждого следующего прохода инструмента . Как пока - зывают данные табл . 2, среднее арифметиче - ское отклонение профиля Ra и высота неров - ностей профиля по десяти точкам Rz находятся на уровнях соответственно 1,6 и 7,0 мкм , что существенно выше параметров Ra и Rz для ис - ходной шлифованной поверхности , равных 0,6 и 2,0 мкм . В случае УЗУФО 1 ( обработка « углом вперед ») формируется относительно однород - ная поверхность без выраженных гребней , впадин и существенных дефектов ( рис . 2, б , д ). Наблюдается улучшение чистоты обработки поверхности ( Ra = 0,4 мкм , Rz = 1,5 мкм ) по сравнению не только с УЗУО , но и с исход - ной шлифованной поверхностью ( см . табл . 2). В случае УЗУФО 2 ( обработка « углом назад ») на поверхности образца наблюдаются чешуйки и наплывы металла ( рис . 2, в ), вызванные пла - стической деформацией в процессе обработки по данной схеме . Обработанная поверхность имеет развитый микрорельеф с выраженными гребнями и впадинами ( рис . 2, е ). Это приво - дит к огрублению поверхности до значений параметров шероховатости Ra = 3,5 мкм и Rz = 14,0 мкм , максимальных для рассматрива - емых технологических схем ( см . табл . 2). Микрорельеф , который формируется в ре - зультате стандартной УЗУО , зависит от исход - ной шероховатости поверхности и твердости обрабатываемого материала , усилия , с которым инструмент воздействует на материал , и шага подачи инструмента . Вытеснение металла из - под индентора при его внедрении в материал под действием нагрузки вызывает образование пластических валиков с обеих сторон дорожки , которые в итоге и определяют шероховатость об - работанной поверхности . Особенность УЗУФО – приложение ударного воздействия к обрабаты - ваемой поверхности под углом  , меньшим 90°. В [15] показано , что для  в диапазоне 90°…70° шероховатость обработанной поверхности ме - няется слабо , в то время как уменьшение угла  до 50° вызывает сильное смещение пластическо - го валика в направлении удара и соответствую - щее существенное изменение микрорельефа об - работанной поверхности . Данные рис . 2 и табл . 2 свидетельствуют , что параметры микрорельефа определяются не только углом наклона оси ин - струмента к обрабатываемой поверхности , но и