Obrabotka Metallov 2011 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (52) 2011 19 ТЕХНОЛОГИЯ ется многократному воздействию деформирующего инструмента, что приводит к дополнительному упрочняющему эффекту [1]. Процессы поверхностного пла- стического деформирования харак- теризуются локальным мгновенным разогревом металла в пятне контак- та и быстрым отводом тепла внутрь обрабатываемого изделия. При ультразвуковом пластическом дефор- мировании изменение температуры в зоне обработки не превышает 120 ºС [3]. Применение ультразвукового воздействия оказы- вает положительное влияние как на структуру кон- тактной зоны покрытия с деталью , так и на струк- туру покрытия . В контактной зоне активизируются диффузионные процессы. Обработка обеспечивает повышение трещиностойкости покрытия при сохра- нении уровня износостойкости [4]. Подготовка проведения экспериментальных исследований Экспериментальные образцы представляли собой втулку из стали 45 диаметром 40 мм с нанесенным на ее внешнюю поверхность покрытием. Материал покрытия – нанокристаллический порошок карбида титана TiC, полученный методом механоактивации микропорошка. Размер зерна TiC в порошке состав- лял 20 нм, размер гранул порошка 20…55 мкм. Спо- соб нанесения покрытия – детонационно-газовый. Толщина покрытия составила 5±1 мкм на сторону. Покрытие, сформированное из нанопорошка, более однородно, с меньшей анизотропией свойств по срав- нению с аналогичным покрытием из микропорошка. При попытке достигнуть меньшего уровня ше- роховатости поверхности образца, по сравнению с исходным состоянием, с помощью операции шли- фования происходило удаление покрытия с вершин микронеровностей, что делало этот способ недопу- стимым при условии сохранения покрытия на по- верхности образца. В результате обработки образца с напыленным покрытием само покрытие не имело сколов или сле- дов разрушения. Обработка образцов ультразвуко- вым пластическим деформированием производилась на токарно-винторезном станке 1А616 в специальной оправке. Во время обработки оправка с закреплен- ным на ней образцом устанавливалась в центра. При таком закреплении образцов радиальное биение об- рабатываемой поверхности не превышало 0,01 мм. Режимыультразвуковой обработки для проведения экспериментов выбраны в соответствии с рекоменда- циями по ультразвуковой обработке твердых сплавов [3, 5]. Выбранные режимы представлены в таблице. Исследование влияния ультразвукового пластического деформирования на физико-механические свойства поверхностного слоя Для изучения влияния УЗПД на свойства дета- лей с покрытием из нанокристаллического порошка карбида титана был проведен ряд экспериментов по выявлению геометрических и физико-механических изменений в материале поверхностного слоя. Влияние УЗПД на геометрическое состояние поверхности образцов Исходная перед УЗПД поверхность образца с по- крытием характеризуется направленным регулярным микрорельефом поверхности, полученным на опера- ции, предшествующей нанесению покрытия – точе- ния. Покрытие в силу малой толщины мало влияет на микрорельеф поверхности. Фотографии поверхности образца до и после обработки ультразвуковым пласти- ческим деформированием приведены на рис. 1. а б Рис. 1 . Общий вид поверхности образца до и после УЗПД: а – 1 – исходная поверхность; 2 – обработанная поверхность при Р ст = 150 Н ; 3 – обработанная поверхность при Р ст = 211 Н; б – 1 – обработанная поверхность; 2 – исходная поверхность Изображение топографии поверхности образ- ца до ультразвуковой обработки, полученное с по- мощью комплекса изучения топографии New View 7200, представлено на рис. 2. Диапазон сканирова- ния составил 31,36 мкм. На изображении приведена шкала высот микро- рельефа в виде спектра. Максимальный размер вы- ступов равен 12,19 мкм, максимальная величина впа- дин равна 19,17 мкм. Черные пятна на изображении Режимы ультразвуковой обработки Номер поверх- ности Амплитуда колебаний, А , мкм Частота, F , кГц Статическое усилие, P , H Подача, S, мм/об Число оборотов n , об/мин Скорость, V , м/мин 1 25 22,4 150 0,08 480 59 2 25 22,4 211 0,08 480 59