CC BY
8ТЕХНОЛОГИЯ
на диффузионный в зависимости от температуры нагрева, что в свою очередь позволяет повысить точность прогноза величины переходного слоя.
Список литературы
1. Физические основы электротермического упрочнения стали / В.Н. Гриднев, Ю.Я. Мешков, С.П. Ошкодеров, В.И.Тре-филов. - Киев: Наукова думка, 1973. - 335 с.
ОБРАБОТКАШ^МНИН^М \
2. Дьяченко С С. Образование аустенита в железоуглеродистых сплавах. - М.: Металлургия, 1982. - 128 с.
3. Любов Б.Я. Кинетическая теория фазовых превращений. - М.: Металлургиздат, 1962. - 263 с.
4. Иванцивский В.В. Поверхностное упрочнение стали электронно-лучевой обработкой в атмосфере // Известия Тульского государственного университета / Серия электро-физико-химические воздействия на материалы. - 2004. - Вып. 5.-С. 96- 107.
ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ДОРНОВАНИЯ ОТОЕРСТИЙ МАЛОГО ДИАМЕТРА 0 ТОЛСТОСТЕННЫХ ВТУЛКАХ, ВЫПОЛНЯЕМОГО
С БОЛЬШИМИ НАТЯГАМИ
В.Ф. СКВОРЦОВ, доцент, канд. техн. наук, А.Ю. АРЛЯПОВ, доцент, канд. техн. наук,
И. С. ОХОТИН, асп., ТПУ, г. Томск
Как показано в работе [1], дорнование отверстий малого диаметра (сМ...3 мм) является эффективным методом их отделочной обработки в толстостенных заготовках {Do/do>3, где Dj do - соответственно наружный диаметр и диаметр отверстия заготовки до дорнования). При использовании больших натягов (до 0,1 do) дорнование отверстий можно осуществлять непосредственно после их сверления, обеспечивая высокую точность и качество поверхностного слоя [1]. Вместе с тем процесс дорнования отверстий малого диаме i ра ь голе i ос i енных втулках, выполняемый с большими натягами, изучен недостаточно. В частности, в литературе практически нет сведений о закономерностях формообразования необрабатываемых поверхностэй втулок в процессе дорнования отверстий, что сдерживает его применение на практике.
Исследования проводили на втулках из стали 20 (HB 1310 МПа) с диаметром отверстий с/о=2.16 мм и высотой Lo от 8 до 40 мм. Наружный диаметр втулок Do варьировали в пределах 5... 14 мм [DJd = 2,3...6,5). На кромках отверстий под углом 45* к их оси выполняли фаски оаз-мером около 0,1 мм. Принятая технология изготовления втулок обеспечивала их высокую точность и малую шероховатость поверхностей. Особое внимание было уделено обработке отверстий. Их точность соответствовала JT6, а шероховатость поверхности - R <0,3 мкм. После механической обработки втулки подвергали вакуумному отжигу при температуре 700°С в течение часа. Это полностью снимало деформационное упрочнение и остаточные напряжения, вызванные механической обработкой.
Дорнование отверстий выполняли по схеме сжатия однозубыми прошивками из твердого сплава ВК8 с помощью специального приспособления [1] на испытательной машине ИР 5057-50. Углы конусов прошивок
составляли 6°, ширина соединяющей их цилиндрической ленточки - около 2 мм. Натяги дорнования доводили до 0,15сУо, скорость дорнования была 0,05 м/мин. В качестве смазочного материала при дорноваг-ии использовали жидкость МР-7.
Р, кн 4 3 2 1
0
2 3 4 5 6 ДЧ
Рис. 1. Зависимость деформирующего усилия при одноцикловом дорновании от отношения наружного диаметра втулки к диаметру отверстия:
1 - а/с/о = 0,045; 2 - а/с*о = 0,096; 3 - а/с/о = 0,15
В ходе экспериментов фиксировали деформирующие усилия и размеры втулок, а также погрешности формы их поверхностей. Усилия определяли с помощью динамометрического устройства испьтательной машины с точностью ±10Н. Измерения диаметров отверстий и погрешностей их формы выполняли на компараторе с перфлектометром фирмы «¿.е/'£г» (Германия) с ценой деления 0,0002 мм, диаметров наружных поверхностей и погрешностей их формы - на вертикальной оптиметре
№4(33) 2006 Ш 15
Одн ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ШШШШШШ
модели ИКВ с ценой деления 0,001 мм, высоты втулок (без учета наплывов на торцах) - на микроскопе УИМ-21 с ценой деления 0,001 мм. Для измерения параметров наплывов металла на торцах втулок использовали профило-граф-профилометр «Та/уэа^5-120» (Великобритания).
Аух мкм 12 9 6 3 0
2 3 4 5 6 00/б0
Рис. 2. Зависимость усадки отверстий после одноциклового
дорнования от отношения наружного диаметра втулки к диаметру ее отверстия: 1 - а/б0 = 0,045; 2 - а/60 = 0,096; 3 - а/б0 = 0,15
На рис. 1 показаны зависимости деформирующего усилия при одноцикловом дорновании от отношения наружного диаметра вт/лки к диаметру ее отверстия при различных натягах а/б0. Видно, что с увеличением 0(/в0 при натяге дорнования а/с/0=0,045 усилия возрастают примерно до 0/^=5,5, а затем стабилизируются. При больших натягах этого не наблюдается; усилия растут по мере увеличения ОуОо.
Аналогичный характер имеют и зависимости усадки отверстий после одноциклового дорнования от отношения Оус/о, построенные для различных натягов (рис. 2). Здесь уместно отметить, что если при увеличении натяга а/бо от 0,045 до 0,096 усадка отверстий возрастает, то при его дальнейшем увеличении (до 0,15) она снижается. Очевидно, что это связано с более ощутимым влиянием внеконтактной деформации металла за рабочим конусом прошивки, уменьшающим усадку отверстий.
На рис. 3 приведены зависимости относительного изменения размеров втулок с различным отношением 0(/б0 от относительного натяга а/бо при одноцикловом дорновании отверстий (буквами без индексов обозначены размеры втулок после дорнования). Как следует из рис. 3, при дорновании отверстий наряду с увеличением наружного диаметра наблюдается утонение стенки втулок и их некоторое укорочение. Изменения размеров втулок возрастают с повышенном потяга дорнования а/бо и снижаются с увеличением отношения Оуб0. Уже при 0</</о=3,7 укорочение втулок становится незначительным. При сравнительно небольшом натяге дорнования (а/с/о=0,045) и отношении 0/^=4,6...6,5 относительное увеличение наружного диаметра втуло< (окружная деформация на наружной поверхности) не превышает 0,002 и, видимо, носит упругий характер. Однако при
шшшшшшшшшшшшшшш^шишш^ш
a/d0=0,15 относительное увеличение наружного диаметра втулок с Dyd =3,2 составляет уже около 0,016 а втулок с Dydo=4,6 - 0,008, т. е. окружные деформации на наружной поверхности этих втулок являются упругопла-стическими.
D-Q, Do
0,03 0,02 0,01 0,00
0.04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 a/d0 а
t
в
Рис. 3. Зависимости увеличения наружного диаметра (а), уменьшения высоты (б) и толщины стенки (в) втулок от относительного натяга при одноцикловом дорнсваниии отверстий:
1 - ОХ = 2,3; 2 - Оо/4о = 2,5; 3 - О„/с/0 = 3,2; 4 - = 3,7;
5 - = 4,6; 6 - = 5,6; 7 - Оо/с/о = 6,5. 10=8 мм
В связи с вышеизложенным отметим, что существующая классификация обрабатываемых дорнованием заготовок по степени их толстостенности [2, 3], в соответствии с которой выделяют заготовки с «конечной»
1у
-X- —к
L U 1,000
0,995
0,990
0,985 0,04
ТЕХНОЛГИЯ
шиш
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Cfa
(О/сКЗ) и «бесконечной» (О/0о>3) толщиной стенок (у последних считается невозможным при любом натяге дорнования вызвать пластическую деформацию на наружной поверхности) представляется не совсем обоснованной.
"г
I'd 0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
. 1
□ .2 ♦
S □
8 10 12 14 16 18 Ц/с10
Рис.4. Зависимости отношения объема металла, вытесненного на торцы, к объему металла, вытесненному из отверстия, при одноцикловом дорновании с различными натягами от относительной высоть втулок с D(/d0=4,6: 1 - а/б=0,045; 2 - а/0о=о, 15
Установлено, что при дорновании отверстий вытесняемый из них металл в основном смещается на наружную поверхность втулок. Часть этого металла вытекае- на торцы, на которых возникают наплывы. Причем объемы наплывов не зависят от высоты втулок (в исследованном диапазоне ее изменения). Объем наплыва на опорном
торце втулки оказывается в несколько раз больше, чем на входном. С уменьшением отношения Do/da, увеличением натяга a/do и относительной высоты зтулок L0/d0 доля металла, смещаемого на торцы, уменьшается. Сказанное подтверждают приведенные на рис. 4 зависимости отношения объема металла, вытесненного на торцы (VT), к объему металла, вытесненному из отверстия в процессе дорнования {VJ, от относительной высоты втулок с Do/do=4,6. Как следует из рис. 4, при натяге a/do=0,045 с увеличением i0/d0 с 4,6 до 18,5 доля металла, смещаемого на торцы, снижается примерно с 40 до 8%, а при натяге a/do=0,15 и таком же изменении L(/do эта доля падает примерно с 25 до 5%.
Эксперименты показали, что число циклов дорнования на деформации втулок влияет слабо.
В заключение укажем, что в условиях выполненных экспериментов обеспечивалась достаточно высокая точность втулок. Так овальность обработанных дорнованием отверстий не превышала 0,0015 мм, а их конусообраз-ность - 0,003 мм. Высота наплывов металла на торцах втулок была не более 0,2 мм.
Список литературы
1. Скворцов В.Ф., Арляпов А.Ю. Дорнование глубоких отверстий малого диаметра. -Томск: Изд-во ТПУ, 2005. - 92 с.
2. Розенберг A.M., Розенберг O.A. Механика пластического деформирования в процессах резания и деформирующего протягивания. - Киев:Наукова думка, 1990. -320 с.
3. Розенберг O.A., Цеханов Ю.А., Шейкин С.Е. Технологическая механика деформирующего протягивания. - Воронеж: ВГТА, 2001.-203 с.
МЕТОДИКА НАЗНАЧЕНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ПОВЕРХНОСТНОЙ ЗАКАЛКИ СТАЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ ИСТВЧНИКВВ НАТРЕПА
В. В. ИВАНЦИВСКИЙ, доцент, канд. техн. наук, В.Ю. СКИБА, аспирант, Н.П. СТЕПАНОВА, аспирант,
НГТУ, г. Новосибирск
Разработка новых методик назначения режимов поверхностной закалки сталей в настоящее время вновь стала актуальной задачей. Это связано, прежде всего, с возникновением новых концентрированных источников энергии. При этом воспользоваться предыдущими наработками в этой области не представляется возможным, так как нагрев с использованием концентрированных источников характеризуется высокими скоростями нагрева (десятки и даже сотни тысяч °С/с), что существенным образом изменяет кинетику структурно-фазовых гре-вращений в сталях.
Для эффективного использования этих методов в промышленности необходимо иметь надежный механизм назначения технологических параметров, обеспечивающий требуемые характеристики качества упрочненного поверхностного слоя. Как было отмечено в работе [1], использование в качестве основных параметров назначения режимов поверхностной закалки: средней скорости и максимальной температуры нагрева достаточно приблизительно характеризуют температур-но-временные условия фазовых превращений при ау-стенитизации стали. Кроме перечисленных параметров
