Существенное место в совершенствовании свойств изделий отдается улучшению физико-механических и геометрических характеристик поверхностей обрабатываемых деталей. Поверхностное пластическое деформирование (ППД) традиционно служит для обеспечения требуемых показателей качества поверхностного слоя металла на финишных этапах изготовления деталей. Вопросы влияния ППД на параметры точности формы и расположения поверхностей остаются еще малоизученными. В литературе имеются лишь самые общие сведения, позволяющие оценить качественную сторону механизма коробления нежёстких деталей при упрочнении их поверхностей пластическим деформированием. Вопросы кинематики и управления величиной коробления при ППД деталей привлекают исследователей из-за высокой эффективности этого процесса с целью повышения износостойкости и циклической прочности деталей. Характерной особенностью коробления при обработке резанием и ППД является то, что оно носит наследственный характер. Поэтому роль поверхностного пластического деформирования в обеспечении требуемой точности значительно возросла. Особенно это актуально при обработке нежестких деталей, особенно высокоточных
Целью работы является разработка методики управления остаточными деформациями изгиба, связанными с короблением плоских нежестких деталей типа брус на предшествующих этапах формообразования.
Авторами выполнены теоретические и экспериментальные исследования возможностей использования ППД для управления остаточными деформациями изгиба, связанными с короблением плоских нежестких деталей типа брус на предшествующих этапах формообразования.
Поверхностное пластическое деформирование сопровождается образованием в наклепанном слое уравновешенной системы остаточных напряжений состоящей из моментов внутренних сил, формирующих напряжения растяжения.
Этот вывод хорошо согласуется с ранее проведенными исследованиями при анализе наклепанного слоя от дробеструйной обработки и полностью отвечает закону о соответствии видов напряженного и деформированного состояния, сформулированному Н. В. Кудрявцевым.
Проведены исследования возможностей использования ППД как средство для регулирования остаточных деформаций и восстановления качества поверхностного слоя на примере изготовления армировочных планок прямоугольного сечения с размерами LхDхH = 520х130х10мм (сталь 20Х) металлорежущих станков
Особенностью их изготовления является необходимость сохранения асимметричного расположения закаленного на 62 HRCэ слоя металла, на глубине 0,7 — 1 мм, высокая степень точности формы (отклонение от прямолинейности не более 0,01 мм на длине 520 мм и от плоскости не менее двух пятен на площади S = 25х25 мм), шероховатостью поверхности Ra < 0,4 мкм, малая жесткость детали L/H — 52.
Результаты измерений показали, что при обработке по действующей технологии, предусматривающей неоднократную правку, шлифование с многократными переустановками значительного асимметричного припуска. Требования к геометрическим параметрам не обеспечивается у 36 % деталей. Кроме этого, поверхностная твердость получается меньше допустимой. Это является следствием вынужденного одностороннего удаления припуска и возникновения при этом дополнительных остаточных деформаций изгиба. Стремление выполнить заданные требования к точности формы поверхностей, работающих на износ, частичным снятием металла с закаленной поверхности приводит к снижению твердости.
Эффективность ППД исследовали на деталях, прошедших термообработку, но не удовлетворяющих техническим требованиям по точности формы. После обработки детали ППД отклонение от прямолинейности рабочих поверхностей планок не превышало 0,008 мм по всей их длине. По разработанной номограмме определялось усилие накатки для каждой детали конкретно, исходя из параметров точности её исходного состояния.
После накатки и последующего шлифования исследовали микроструктуру приповерхностного слоя деталей. Результаты исследований показывают, что структура в исходных заготовках представляет мартенсит. После накатки образуется бесструктурный мартенсит с большим удельным объемом, чем в исходной структуре материала. Шлифование после накатки вызывает повторную локальную закалку и выделение остаточного аустенита, способствующего сокращению объема приповерхностного слоя.
Результаты измерения микротвердости показали, что детали, обработанные поверхностным пластическим деформированием, получают увеличение поверхностной твердости, что повышает их эксплуатационные характеристики.
Таким образом, теоретически и экспериментально установлено использование ППД в новой роли — компенсатора погрешности формы нежестких деталей. Показали возможность применения поверхностного пластического деформирования для управления остаточными деформациями изгиба с одновременным повышением качества поверхностного слоя изделий.
С целью исключения волнистости после поверхностного пластического деформирования введена дополнительная операция — тонкое шлифование, что повышает точностьформы поверхностей с одновременным сохранением высоких эксплуатационных характеристик. Кроме того, поверхностное пластическое деформирование увеличивает поверхностную твердость, что улучшает эксплуатационные характеристики деталей.