Obrabotka Metallov 2011 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (53) 2011 21 ТЕХНОЛОГИЯ обработка. Результаты экспериментов показа- ли, что каждый последующий проход способ- ствует уменьшению высоты волны в среднем на 2,7 ± 0,4 мкм. Это происходит за счет наложения фазового сдвига колебаний абразивного круга относительно обрабатываемой детали. В качестве основного параметра, характе- ризующего стойкость шлифовального круга, был выбран параметр удельного съема металла Q уд , мм 3 /мм, который определяется отношением объема снятого металла к величине высоты, сня- той с круга за одну правку: ( ) 2 3 уд 2 3 ( ) , (1 ) a bV ct dt et Q V t fV gV hV it + + + + = + + + + , (4) где a, b, c, d, e, f, g, h, i – коэффициенты, за- висящие от марки круга. Например, для кру- га марки 1 250х32х76 25 А F 60 K 7 V 35 м/с 2 кл. ГОСТ Р 52781-2007: a = 368,1119; b = = –1,6736594; c = 9070,4658; d = –380474,11; e = 2659270,4; f = –0,17019272; g = 0,010186962; h = –0,00020028775; i = –0,15588196. Таким образом, полученные зависимости (1)– (4) позволяют назначать режимы предваритель- ного шлифования исходя из обеспечения требуе- мой шероховатости и волнистости поверхности с учетом стойкости шлифовального круга. На основании численного моделирования температурных полей и структурно-фазовых превращений, а также проведенных эксперимен- тальных исследований поверхностной закалки ВЭН ТВЧ получена функциональная зависи- мость глубины упрочнения от технологических режимов обработки [2,3]: ( ) 2 2 и и и и и и и и 3 3 2 2 и и и и и и , , h q V a bV cq dV eq fV q gV hq iV q jV q = + + + + + + + + + + (5) где a, b ,…, j – коэффициенты, характеризую- щие марку стали, например, для стали У8: a = = 1,122425, b = –25,210979, c = 3,673506 ⋅ 10 –9 , d =281,263627, e =8,690586 ⋅ 10 –18 , f =–8,175952 ⋅ 10 –8 , g = –1471,413565, h = 1,428863 ⋅ 10 –27 , i = = –9,270236 ⋅ 10 –17 , j = 6,005372 ⋅ 10 –7 . Однако рассчитанные режимы поверхност- ной закалки по зависимости (5) не гаранти- руют формирования упрочненного слоя без наличия закалочных трещин. Следовательно, при назначении соответствующих режимов об- работки крайне важно учитывать величину и характер распределения остаточных напряже- ний по глубине закаленного слоя. Моделирова- ние напряженно-деформированного состояния материала осуществлялось с использованием конечно-элементного комплекса ANSYS 9.0 [3]. В связи с тем что основной технологической характеристикой при поверхностной закалке яв- ляется глубина упрочнения, воздействовать на величину и характер распределения остаточных напряжений возможно лишь путем изменения величины переходной зоны [4]. Учитывая тот факт, что очагом разрушения детали в процессе эксплуатации является место расположения максимальных растягивающих напряжений σ р max , необходимо переместить опасную зону как можно глубже от поверхности изделия. Естественно, глубина залегания σ р max будет наибольшей в том случае, если величина переходного слоя окажется максимальной. Но в этом случае наблюдается значительное сниже- ние сжимающих напряжений σ c max на поверх- ности. Анализ результатов экспериментальных и теоретических исследований показал, что величина переходного слоя должна составлять 25…33 % от глубины упрочненного слоя, что хорошо согласуется с данными, представлен- ными в работе [5]. При выполнении этого тре- бования получается определенный баланс, при том что значения максимальных растягиваю- щих напряжений смещаются в более глубокие слои материала и величина сжимающих напря- жений на поверхности в среднем уменьшается не более чем на 4…6 %. При этом большие зна- чения величины переходной зоны необходимо обеспечивать при закале сталей с большим со- держанием углерода. В результате обработки результатов иссле- дований получена соответствующая функцио- нальная зависимость соотношения величины переходного слоя к общей глубине упрочнения от режимов закалки: Ψ = − − 3 3 д и д и ( , ) V q a bV cq , (6) где 0,25 ≤ Ψ д и ( , ) V q ≤ 0,33; a, b, с – коэффициен- ты, характеризующие марку стали, например, для стали У8 а = 0,799; b = 371,487; с = 2,1496·10 –26 . Таким образом, режимы закалки, получен- ные из решения системы уравнений (5) и (6),