Повышение износостойкости деталей является важнейшим резервом роста надежности изделий в эксплуатации, так как именно достижение предельно допустимого износа наиболее ответственных деталей является основной причиной выхода из строя большинства машин.

В связи с этим весьма актуальной задачей является исследование технологических возможностей методов механообработки в повышении износостойкости деталей машин.

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

Произведём сравнение различных методов обработки плоских и цилиндрических поверхностей по критерию относительного изменения износостойкости с учетом всего комплекса параметров поверхностного слоя и условий механообработки.

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

где R_оa - среднее арифметическое отклонение профиля; W_оz - параметр волнистости; H_оmax – максимальное макроотклонение; λ_о - коэффициент, учитывающий остаточные поверхностные напряжения; t_оm - относительная опорная длина профиля на уровне средней линии; S_оm - средний шаг неровностей; H_оμ - поверхностная микротвердость - относительные показатели, определенные по сравнению с базовыми

Относительные показатели рассчитываются на основании сопоставления достижимых параметров поверхностного слоя сравниваемых методов обработки, достаточно широко представленных в справочно-нормативной литературе. Осуществим 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

В табл.2 даны относительные параметры состояния поверхностного слоя при точении, шлифовании и обкатывании наружных поверхностей вращения при условии, что за базу для сравнения принято качество поверхностного слоя, достигаемое при точении.

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

В табл.2 даны относительные параметры состояния поверхностного слоя при растачивании, шлифовании и раскатывании внутренних поверхностей вращения при условии, что за базу для сравнения принято качество поверхностного слоя, достигаемое при растачивании.

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

В табл.3 даны относительные параметры состояния поверхностного слоя при фрезеровании, шлифовании и накатывании плоских поверхностей при условии, что за базу для сравнения принято качество поверхностного слоя, достигаемое при торцевом фрезеровании.

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 6 - 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.

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.

ЛИТЕРАТУРА

1. Суслов А.Г. Качество поверхностного слоя деталей машин. - М.: Машиностроение, 2000. - 320с.
2. Качество машин: Справочник. В 2 т. Т.1 / А.Г. Суслов, Э.Д. Браун, Н.А. Виткевич и др. - М.: Машиностроение, 1995.-256с.
3. Степутина Т.А., Самофалова М.А., Кирютенко О.М., Ивченко Т. Г. Повышение износо-стойкости деталей машин за счет выбора рациональных методов и условий их механи-ческой обработки // Машинознавство і деталі машин // Матеріали 6-ої регіональної на-уково-методичної конференції. - Донецьк: ДонНТУ, 2004. – С.46 - 49.