О ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ ДЕТАЛЕЙ ИЗ
ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ ВТ1-0 И ВТ22 ПРИ ОБРАБОТКЕ
НАКАТЫВАНИЕМ
Ефросинин Д.В.
Институт сверхтвердых материалов им. В.Н. Бакуля, г. Киев.
Источник: Машинобудування України очима молодих: прогресивні
ідеї – наука – виробництво: тези доповідей IX всеукраїнської
молодіжної наук.-техн. конф., 26–77 листопада 2009 р., Запоріжжя / відп. ред. Ю. М. Внуков. – Запоріжжя: ЗНТУ, 2009. – с. 170 - 172. http://www.zntu.edu.ua/base/nis/conf/2009/sbirnyk_tmb.pdf
Применение титановых сплавов в качестве материала для ответственных деталей машин обусловлено, в основном, их химической стойкостью, прочностью и легкостью. Применяя в качестве финишной операции обработку холодным поверхностным пластическим деформированием (ППД), можно существенно снизить шероховатость поверхности, упрочнить поверхностный слой и, тем самым, существенно поднять эксплуатационные характеристики деталей. Однако в промышленности существует проблема обработки деталей из титановых сплавов методами ППД. Причина в их повышенной склонности к схватыванию с инструментальными материалами [1].
Для ППД титановых сплавов приемлемыми являются методы, основанные на трении качения инструмента по обрабатываемой поверхности, в частности обработка роликами и шарами.
Накатывание шарами позволяет работать с малыми усилиями, уменьшает вероятность деформирования маложестких деталей и шелушения обрабатываемой поверхност [2, 3].
Целью исследований является влияние технологических режимов обкатывания шарами на шероховатость обработанной поверхности деталей из титановых сплавов и разработка технологических рекомендаций.
Для экспериментов использовали отожженные цилиндрические заготовки диаметром 36 мм из сплавов ВТ1-0 (HВ 160) и ВТ 22 (НВ 330). Заготовки предварительно обтачивали при подаче S=0,17 мм/об до шероховатости Ra 5 мкм. Известно, что скорость обкатывания на шероховатость обрабатываемой поверхности практически не влияет [2], поэтому ее значение в процессе экспериментов не менялось и составило V = 36 м/мин. В экспериментах использовали обкатник упругого действия, обеспечивающий плавную работу и равномерное усилие по всей обрабатываемой поверхности. Пружину обкатника предварительно тарировали. Использовали шары из ШХ 15 диаметром 5, 8 и 13,5 мм.
В качестве технологической смазки в соответствии с рекомендациями [3] использовали индустриальное масло 20.
Для измерения шероховатости использовали профилометр-профилограф Talysurf – 5М-120.
Анализируя полученные результаты, можно отметить следующее. Наиболее интенсивное снижение шероховатости происходит при прочих равных условиях при обкатывании наименьшим (диаметр 5 мм) из примененных шаров. При этом при подаче S = 0.07, 0.14 мм/об. значения шероховатости практически достигают минимальных значений уже после второго прохода и далее с увеличением числа проходов уменьшаются незначительно.
Полученную экспериментальную зависимость относительной шероховатости от количества проходов для шара диаметром 5 мм и подач S = 0.07, 0.14 мм/об., можно аппроксимировать зависимостью Ra0/Ra = 0,0179e–0,1858n. Характерно, что при этом сила прижима инструмента к заготовке в диапазоне 20 – 60 кг на значение Ra0/Ra практически не влияет. С увеличением подачи (>0,14 мм/об) значение Ra0/Ra увеличивается. При этом минимальные значения получаются также после второго прохода. При бoльших значениях диаметра шара влияние подачи на шероховатость выражено не столь явно.
Необходимо отметить, что при обработке ВТ22 во всех рассмотренных случаях отчетливо просматривается влияние силы прижима инструмента на шероховатость. А именно, при увеличении силы значение Ra0/Ra уменьшается.
Литература
- Смелянский В.М., Колеватов В.В. Технологическое управление качеством поверхностного слоя при обкатывании титановых сплавов // Вестник машиностроения. 2001. № 9. – С. 51 – 54.
- Горохов В.А. Чистовая обработка титановых сплавов. М., «Машиностороение», 1975. – 109 с.
- Папшев Д.Д. Отделочно-упрочняющая обработка поверхностным пластическим деформированием. М., «Машиностроение», 1978. – 152 с.