CC BY
5ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФЦП УДК 621.78
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ
ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ВЯЗКОСТИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ЖИДКОСТИ ПРИ ОБКАТЫВАНИИ НА СВОЙСТВА ПОВЕРХНОСТИ*
В.Н. БЕЛЯЕВ, канд. техн. наук, доцент (БТИАлтГТУ им. И.И. Ползунова, г. Бийск) А.М. ТЕПЛЫХ, канд. техн. наук, доцент А.А. РАЗУМАКОВ, аспирант (НГТУ, г. Новосибирск)
Статья поступила 3 сентября 2012 года
Беляев В.Н. - 659305, г. Бийск, ул. Трофимова, 27, Бийский технологический институт (филиал) ФГБОУ ВПО АлтГТУ e-mail: [email protected]
Представлены результаты исследований влияния вязкости технологической жидкости при обкатывании с гидроприводом на шероховатость и микротвердость поверхностного слоя.
Ключевые слова: вязкость, обкатывание, шероховатость
Существует метод обработки деталей поверхностно-пластическим деформированием, при котором усилие деформирования обеспечивается подачей рабочей жидкости под давлением от гидростанции непосредственно на деформирующий шар - обкатывание с гидроприводом (рис. 1).
Рис. 1. Схема обкатывания с гидроприводом
Достоинства данного метода [1]:
- эффективная подача СОЖ-рабочей жидкости в зону обработки;
- постоянство усилия деформирования на обрабатываемой поверхности.
По условиям гидродинамической теории смазки величина слоя жидкости между двумя поверхностями трения при жидкостном трении [2]:
h . > R7.
min — 71
R
72 ■
(1)
где Яг1 - шероховатость обрабатываемой поверхности детали; Я22 - шероховатость поверхности инструмента (деформирующего шара).
Величина Я22 относительно мала и ею можно пренебречь, тогда йтЬ > Яп , которое определяется видом и режимами обработки детали перед накатыванием.
По условиям контакто-гидродинамической теории смазки [2]:
hmin = 1350- С«
0.57
0О.5Б ,р1&2
(2)
где а - пьезокоэффициент; р,0 - вязкость жидкости; ^ - суммарная угловая скорость; р - радиус кривизны поверхностей.
тг ■ О, ■ п тт ■ е!п1 ■ п п
-<?7 &т -
аи ■ п и шп , , /~>\
—— =- г--.-,..., (3)
1000 1000 1000 3 ш
где Оз - диаметр заготовки; - диаметр деформирующего шара; п - частота вращения детали.
Р 2■(03 - ' Подставляя формулы (3) и (4) в (2), получим условия жидкостной смазки при обкатывании с гидроприводом:
Кч* = 37
(iа ■
0.57 . nQ 55
(А
с 03-с1ш)™
(5)
h . > R™
min — 7
* Работа выполнена в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 20092013 годы, соглашение № 14.В37.21.0136
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Характеристики индустриальных масел
ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ФЦП
Индустриальное масло Вязкость n 'ср при t = 20 °С
1 75
2 100
3 120
4 145
Одним из параметров в уравнении (5), влияющих на величину слоя жидкости hmin, является вязкость жидкости ц0. Влияние вязкости на точность обработанной поверхности при обкатывании прерывистых поверхностей представлено в [3]. Отсутствие информации о влиянии вязкости технологической жидкости при обкатывании с гидроприводом на шероховатость и микротвердость поверхностного слоя определяет актуальность исследований в данной области.
В качестве технологической жидкости использовались индустриальные масла, характеристики которых представлены в таблице. Реологические свойства масел определялись на вискозиметре «Реотест-2». Экспериментальные исследования проводились на токарно-винторезном станке модели 16К20Ф3 на образцах из стали 45 ГОСТ 1050-88.
Оценка шероховатости проводилась профило-графом-профилометром модели 250 завода «Калибр» в соответствии с ГОСТ 19300-86, а также по результатам анализа топографий поверхности, полученных на приборе Zygo NewViewTM 730. Измерение твердости по Виккерсу осуществлялось в соответствии с ГОСТ Р ИСО 6507-1-2007 и ГОСТ 8.063-2007 при помощи твердомера Wolpert Group 402MVD.
Проведенные исследования, оценка и обработка полученных результатов позволили получить зависимости шероховатости и микротвердости поверхностного слоя от вязкости технологической жидкости при обкатываниии с гидроприводом, представленные на рис. 2 и 3.
При возрастании вязкости технологической жидкости происходит увеличение микротвердости и снижение шероховатости поверхностного слоя, что можно объяснить большей толщиной слоя жидкости между обрабатываемой поверхностью и шаром, обеспечивающей локализацию сдвиговых напряжений и деформацию металла сжатием.
320 HV, *10 МПа
280
240
200
0 12 3 4
Масло, № 4
Рис. 2. Зависимость микротвердости поверхности от вида технологической жидкости (Б = 0,05 мм/об., V = 40 м/мин, Р = 5 МПа)
Рис. 3. Зависимость шероховатости поверхности от вида технологической жидкости (S = 0,05 мм/об., V = 40 м/мин, Р = 4 МПа)
Анализ результатов проведенных экспериментов позволяет сделать вывод, что вязкость технологической жидкости является фактором, влияющим на протекание процесса деформации металла при обкатывании с гидроприводом и формирование качества поверхностного слоя изделий.
Список литературы
1. Фирсов А.М., Беляев В.Н. Обработка отверстий раскатыванием // Обработка металлов. - 2007. - № 1. -С. 16-17.
2. Розенберг Ю.А. Влияние смазочных масел на долговечность и надежность деталей машин. - М.: Машиностроение. - 1970. - 312 с.
3. Фирсов А.М., Беляев В.Н. Обработка прерывистых поверхностей методом поверхностного пластического деформирования // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2006. - № 6. - С. 8-9.
Assessment of influence viscosity of technological liquid at rolling on properties of the surface
Belyaev V.N., Teplyh A.M., Razumakov A.A.
Results of researches of influence of viscosity of technological liquid are presented at rolling with a hydraulic drive on a roughness and microhardness of a blanket.
Key words: viscosity, at rolling with a hydraulic drive, roughness.
