Obrabotka Metallov 2011 No. 4

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 4 (53) 2011 22 ТЕХНОЛОГИЯ гарантируют необходимую глубину упрочнения и рациональную величину переходной зоны, что устраняет вероятность возникновения закалоч- ных микротрещин [6]. В условиях предлагаемой интегрированной обработки финишное шлифование подразуме- вает съем припуска, возникшего на предшеству- ющем переходе за счет объемного расширения упрочненного слоя (не более 0,015 мм). Наличие минимального припуска гарантирует исклю- чение отрицательного влияния температурных полей в зоне обработки на структуру упрочнен- ного слоя. Завершающей стадией обработки яв- ляется выхаживание, в процессе которого реза- ния практически не происходит, а преобладает пластическое деформирование материала, что в итоге сказывается на повышении поверхностной микротвердости [7]. Выхаживание осуществлялось на следующих режимах: скорость круга V к = 35 м/с, продольная подача V д = 20 м/мин, поперечная подача S п = = 0,2 мм/дв.ход. Проведенные эксперименталь- ные исследования позволили установить зависи- мость повышения микротвердости поверхност- ного слоя от времени обработки: τ = + − ⋅ − τ вых исх 20 вых 20 вых ( ) ( ) exp( ), HV HV k k n (7) где исх 20 HV и вых 20 HV – значение микротвердости на поверхности соответственно исходное и по- сле выхаживания; τ вых – время выхаживания; k и n – коэффициенты, свойственные данной марке стали (например, для стали У8: k = 1530, n = = 0,031). При этом следует отметить, что возрас- тание поверхностной твердости приводит и к увеличению уровня сжимающих напряжений в поверхностном слое материала. В процессе выхаживания исследовалось не только изменение физико-механического состоя- ния поверхностного слоя, но и изменение геоме- трии поверхности детали. Статистическая обра- ботка экспериментальных данных показала, что зависимости вых ( ) Z W τ и ( ) вых Rа τ можно опи- сать следующими математическими выраже- ниями: для волнистости поверхности ( ) −τ τ = ι + − ι вых/ ) ( исх вых ( ) p Z Z W W e (8) где исх Z W – исходное значение волнистости по- верхности; τ вых – время выхаживания; ι и p – па- раметры, зависящие от начальной волнистости поверхности, исходной микротвердости исх 20 HV материала и условий обработки. Для указанных марок сталей параметры ι и p могут быть найде- ны из следующих зависимостей: исх2 0,52 0,05 Z W ι = + , 8 исх2 исх2 20 13,0821 6,098 10 0,5524 Z p HV W − = − ⋅ ⋅ + ; для шероховатости поверхности − τ = + + χτ исх lim вых lim вых ( ) , (1 ) Rа Ra Ra Ra (9) где Ra исх – исходное значение шероховатости по- верхности; τ вых – время выхаживания; Ra lim – зна- чение шероховатости, которого можно достичь при указанных параметрах процесса обработки; χ – параметр, зависящий от начальной шерохо- ватости поверхности Ra исх , исходной микротвер- дости исх 20 HV материала и марки круга. Для ука- занных марок сталей Ra lim и χ определяются из следующих зависимостей: 0,371 исх0,839 lim 0,623 исх0,546 20 0,117 , Ra Ra H HV ξ = 1,371 исх1,258 3 20 1,523 исх1,475 0,926 10 , H HV Ra − χ = ⋅ ξ где H – твердость круга; ξ – зернистость круга. Анализ данных зависимостей позволил опре- делить рациональное время выхаживания τ вых = = 20…30 с, при котором наблюдается резкое уменьшение интенсивности падения шерохова- тости и волнистости поверхности. Таким образом, процесс выхаживания, сле- дующий непосредственно после поверхностной закалки (без переустановки детали), позволяет не только значительно снизить уровень волни- стости и шероховатости поверхностного слоя, но и повысить уровень микротвердости и вели- чину сжимающих остаточных напряжений на поверхности.