В настоящее время имеется достаточно большое количество информации по технологическому обеспечению параметров состояния поверхностного слоя [1, 2]. Однако, несмотря на это, рекомендации по количественным оценкам достигаемых при этом параметров износостойкости практически отсутствуют.

  Согласно современным представлениям, эксплуатационные свойства деталей, в том числе и износостойкость, взаимосвязаны с целым комплексом параметров состояния поверхностного слоя [1, 2]. Однако, в настоящее время при назначении технологических регламентов механообработки, как правило, учитывается лишь один показатель шероховатости – среднее арифметическое отклонение профиля Ra.

  Целью настоящей работы является сравнительная оценка эффективности повышения эксплуатационных свойств для различных методов обработки деталей машин с учетом всего комплекса параметров поверхностного слоя и условий механообработки.

  Относительный показатель изменения износостойкости устанавливается на основании известного уравнения интенсивности изнашивания [1], в зависимости от изменения относительных показателей параметров поверхностного слоя, определенных в сравнении с показателями, принятыми за базу, следующим образом [3]:

  Относительные показатели рассчитываются на основании сопоставления достижимых параметров поверхностного слоя сравниваемых методов обработки, достаточно широко представленных в справочно-нормативной литературе [2]. В настоящей работе осуществляется анализ методов лезвийной, алмазно-абразивной и отделочно-упрочняющей обработок наружных и внутренних поверхностей вращения, а также плоских поверхностей, относительные показатели параметров поверхностного слоя которых и соответствующие им относительные показатели изменения интенсивности изнашивания Io представлены в табл. 1, 2 и 3.

  Таблица 1 - Относительные параметры поверхностного слоя и относительные показатели изменения интенсивности изнашивания Io при различных методах обработки наружных поверхностей вращения:

  Таблица 2 - Относительные параметры поверхностного слоя деталей и относительные показатели изменения интенсивности изнашивания Io при различных методах обработки внутренних поверхностей вращения:

  Таблица 3 - Относительные параметры поверхностного слоя деталей и относительные показатели изменения интенсивности изнашивания Io при различных методах обработки плоских поверхностей:

  На рис. 1 представлены графики зависимости относительных показателей интенсивности изнашивания Io от основных относительных показателей параметров состояния поверхностного слоя - среднего арифметического отклонения профиля Rоa и среднего шага неровностей Sоm при алмазно-абразивной и отделочно-упрочняющей обработках цилиндрических и плоских поверхностей.

Рисунок 1 - Влияние относительных параметров поверхностного слоя при алмазно-абразивной - и отделочно-упрочняющей обработке наружных поверхностей вращения - а), внутренних поверхностей вращения - б), плоских поверхностей - в)

  Полученные результаты свидетельствуют о существенном повышении интенсивности изнашивания, то есть снижении износостойкости, при использовании шлифования в качестве окончательного метода обработки, как цилиндрических, так и плоских поверхностей, в сравнении с чистовой лезвийной обработкой.

  Использование же методов отделочно-упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием – обкатывания, раскатывания и накатывания позволяет повысить износостойкость плоских и цилиндрических поверхностей в сравнении с чистовой лезвийной обработкой в 2-5 раз.

  Герметичность соединений определяет их способность удерживать утечку газа или жидкости [1]. Из закона Дарси для фильтрационного потока утечка, характеризующая герметичность, может быть определена по формуле:

  Анализ полученной формулы показывает, что герметичность соединений наряду с геометрией уплотнения, физико-механическими свойствами его материала и факторами внешнего воздействия также зависит от состояния контактирующих поверхностей: параметров шероховатости Rа, волнистости Wz и макроотклонения Hmax. Это свидетельствует о том, что одним из резервов повышения герметичности соединений деталей является рациональный выбор методов их обработки с учетом всего комплекса указанных параметров состояния поверхностного слоя.

  Возможности различных методов лезвийной, алмазно-абразивной и отделочно-упрочняющей обработки наружных и внутренних поверхностей вращения в обеспечении указанных параметров состояния поверхностного слоя представлены в табл. 4.

  Таблица 4 - Возможности методов обработки поверхностей вращения в обеспечении качества обработанной поверхности:

  Анализ указанных методов обработки поверхностей вращения свидетельствует о том, что наилучшими возможностями в обеспечении наименьших значений параметров шероховатости Rа, волнистости Wz и макроотклонения Hmax имеют обкатывание и раскатывание.

  Количественная оценка повышения герметичности соединений, то есть снижения утечки, при различных методах обработки может быть осуществлена на основании следующего коэффициента:

  Графики зависимости коэффициента снижения утечки Кгерм от шероховатости Ra при различных методах обработки - шлифовании и раскатывании в сравнении с растачиванием представлены на рис. 2. Расчеты по формуле были выполнены для следующих условий: D = 100мм, l = 25мм, yск = 3мкм; U = 0,21; = 3; = 10Мпа.

Рисунок 2 - Графики зависимости коэффициента снижения утечки Кгерм от шероховатости поверхности Ra

  Графики свидетельствуют о возможности снижения утечки, то есть повышения герметичности на 20-40% при одних и тех же условиях эксплуатации за счет улучшения параметров состояния поверхностного слоя при выборе рациональных методов обработки.

  Таким образом, предложенная методика позволяет количественно оценивать изменение интенсивности изнашивания деталей машин в зависимости от комплекса параметров поверхностного слоя при различных методах лезвийной, алмазно-абразивной и отделочно-упрочняющей обработок цилиндрических и плоских поверхностей. На ее основании количественно обоснован выбор методов отделочно-упрочняющей обработки поверхностным пластическим деформированием, обеспечивающий гарантированное повышение износостойкости деталей машин.