ДОСЛІДЖЕННЯ КОНТАКТНИХ ТЕМПЕРАТУР У ПОВЕРХНЕВИХ
ШАРАХ ДЕТАЛЕЙ ПРИ МАГНІТО-АБРАЗИВНОМУ ОБРОБЛЕННІ
ВИСОКОЛЕГОВАНИХ НІКЕЛЕВИХ СПЛАВІВ

Гавриш А.П., Мельник О.О.
НТУУ «КПІ», Київ, Україна

Источник: Надійність інструменту та оптимізація технологічних систем. Збірник наукових праць. – Краматорськ - Київ, вип. №23, 2008. – с. 183 - 187 http://www.nbuv.gov.ua/portal/natural/Niots/2008_23.pdf

      В теперішній час сучасні методи формоутворення дозволяють отримати заготовки по формі і розмірам близьким до готових деталей. Багато в чому залишається не вирішене питання подальшого формування заданих фізико-механічних і експлуатаційних властивостей поверхневого шару, остаточної доводки поверхні деталі.

      Однак, особливі якості важкооброблюваних магнітом'яких сплавів потребують вдосконалення існуючих і розробку нових методів оброблення поверхонь.
      Одним із перспективних методів оброблення є метод магніто-абразивного оброблення.
      На жаль, у науково-технічній літературі, незважаючи на велику кількість публікацій по дослідженю температурних закономірностей алмазно–абразивного шліфування [1], практично немає відомостей про вивчення контактних температур у поверхневих зонах деталей, що обробляються магніто-абразивним обробленням. Відомо, що температурний фактор суттєво впливає на кінцеві параметри якості поверхні.
      Тому, дослідження температур при магніто-абразивному обробленні безумовно є актуальним питанням, що спонукало до відповідного вивчення і підготовки даної статті.

      Дослідження цього питання виконується в рамках науково-дослідної роботи «Розробка технології отримання і обробка композиційних підшипникових матеріалів для важких умов експлуатації» (Державна науково-технічна програма МОН України № 2140-п).

      Магніто-абразивна обробка є процесом обробки деталей в середовищі композиційного феромагнітого абразивного порошку, утримуваного силами магнітого поля в робочій зоні. Магніто-абразивний матеріал розташовується між полюсами електромагнітів, створюючи ріжучий інструмент («щітки»), щільністю якого можна варіювати в широких межах, змінюючи напруженість магнітого поля в зазорах. Принципова схема МАО наведена на рис. 1. При русі деталі через робочу зону абразивний порошок охоплює оброблювану деталь, чинячи тиск на неї в кожній точці поверхні.

      Сплави на нікелевій основі дістали поширення як в Україні, так і закордоном, і в умовах складного і раціонального легування та підібраних режимів термообробки вони набувають найвищих жароміцнісних властивостей за температур 550...1030 °С.
      Оброблення проводилося на матерілах, що мають широку гамму легуючих елементів, на основі нікелю.

      У якості абразивів використовувались порошки з матеріалів ПОЛІМАМ-Т1.
      Обробка виконувалась на супорті універсального верстата К162М: полірувальний супорт установлювався на верстат.
      Режими різання змінювалися у діапазоні:
      - довжина зазору - 1мм;
      - швидкість деталі - 40-45 м/хв;
      - магнітна індукція - 0.5-2.5 В/м².
      Температури у зоні оброблення досліджувались з допомогою термоактивних фарб, що під дією температур змінюють свій колір, наприклад, з зеленого (80°С) на жовтий (100°С) [3].
      В результаті досліджень були отримані такі дані:

      Порівняно з обробленням звичайними абразивними кругами [2] показує, що при магніто-абразивному обробленні нікелевих сплавів значно видно, що контактні температури менше гранично допустимих 200 °С та залежать від величини зазору, магнітої індукції та напруженності магнітого поля. Ці фактори впливають на сили притискання зерен [4].
      Температура збільшується зі збільшенням індукції в робочому зазорі і зменшується з підвищенням шорсткості поверхні і швидкості обертання оброблюваної поверхні.
      Але підвищення температур в зоні різання сприяє відпочинку і зменшеню залишкових напружень. З цією ціллю бажано зменшувати число обертів деталі, підвищувати індукцію і зменшувати шорсткість вихідної поверхні при оброблюванні.
      Але, виходячи із фізики та технології процесу магніто-абразивного оброблення, ми бачимо, що постійно змінюється різальна кромка та одні зерна замінюються іншими. Крім того, зона оброблення постійно знаходиться під дією мастильно - охолоджуючої рідини, що дозволяє активно зменшувати контактні температури та відводити стружку.

      1. Аналіз експерементальних даних дає пояснення, що миттєві контактні температури у зоні різання не перевищують гранично допустимих.
      2. У подальших дослідженнях корисним є вивчення питання впливу комплексної дії силового та температурних полів у поверхневих шарах деталей на інтегральні показники параметрів наклепу.

Література

1. Захаренко И.П Алмазные инструменты и процессы обработки. - К: Техника, 1980. – 216 с.
2. Композицийні підшипникові матеріали для підвищення умов експлуатації: Монографія/ Роїк Т.А., Киричок П.О., Гавриш А.П. – К.: НТУУ «КПІ», 2007. - 404 с.
3. ГОСТ 801.10.86-73 Краски термоактивные светочувствительные. (Состав, свойства, условия эксплуатации).
4. Гавриш А.П., Мельничук П.П. Технологія обробки магнітних матеріалів: Навчально-довідниковий посібник для студентів спеціальностей 7.090202 «Технологія машинобудування» 7.090203 «Металорізальні верстати та системи». - Житомир: ЖДТУ, 2004. - 484 с.