|
Материалы

Выглаживание металлических поверхностей синтетическими сверхтвердыми материалами - путь к повышению работоспособности и долговечности деталей машин и оборудования


 

ВЫГЛАЖИВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ СИНТЕТИЧЕСКИМИ СВЕРХТВЕРДЫМИ МАТЕРИАЛАМИ – ПУТЬ К ПОВЫШЕНИЮ РАБОТОСПОСОБНОСТИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДЕТАЛЕЙ МАШИН И ОБОРУДОВАНИЯ

 

Одним из путей повышения точности размеров, чистоты сопрягаемых поверхностей, их износостойкости, контактной усталости является применение выглаживания металлических поверхностей сверхтвердыми синтетическими материалами. Сущность процесса чистового выглаживания состоит в том, что наконечник из сверхтвердого материала (алмаз, сапфир, корунд) прижатый с определенным усилием предварительно механически обработанной поверхности (), скользит по ней. Пластическое течение материала приводит к сглаживанию гребешков микронеровностей и заполнению впадин микропрофиля. При этом наблюдается упрочнение поверхностного слоя металла, изменение фазового состава, образования и последующее отслаивание чешуек, неравномерное распределение остаточных напряжений и другие явления, особенно нежелательные в механических устройствах. Кроме того, при принятой схеме видения процесса возникают трудности получения поверхности 13-14 класса чистоты. Получение таких поверхностей без инородных включений методами шлифования с последующей полировкой затруднено.

Металлическая поверхность высокого класса чистоты может быть получена за счет пластической деформации микровыступов, обработанных путем воздействия на поверхность плоским инструментом с высоким классом чистоты () собственной поверхности. Обработку металлической поверхности осуществляют следующим образом. Деталь помещают в камеру, в которой создается вакуум или контролируемая атмосфера и нагревают до температуры процесса (Тпр0,5 Тпл). К обрабатываемой поверхности через пластину прикладывают сжимающее осевое давление. Длительность воздействия давления может колебаться от нескольких секунд до десятков минут и определяется физико-химическими свойствами обрабатываемого материала, его состоянием, величиной приложенного давления и температурой процесса. Интенсифицировать процесс чистовой обработки металлических поверхностей можно путем изменения характера воздействия сжимающего давления или температуры. Так, термоциклирование на этапе установившейся ползучести или в области фазовых превращений, а также циклического воздействия давления на этапе неустановившейся ползучести или ступенчатое увеличение его на установившемся этапе приводит к более интенсивному сглаживанию микровыступов на поверхности неактивных металлов (Cu, Ni, сплавы на основе железа и др) и, таким образом ускоряется процесс чистовой обработки металлических поверхностей. В процессе чистовой обработки металлической поверхности происходит изменение высоты микровыступов и повышение класса обработки. Кинетику сглаживания микровыступов изучали путем сопоставления профилограмм, снятых с фиксированных участков поверхности, обработанных на ИВК, до и после обработки ее плоским корундовым инструментом с высоким классом чистоты обработки собственной поверхности (). Скорость нагрева корунда и обрабатываемого материала величина сжимающего давления определялись с учетом различия их механических и теплофизических свойств. После заданной выдержки образца под давлением при температуре процесса детали охлаждают и с фиксированного участка вновь снимают профилограмму.

Кинетику сглаживания микровыступов на обрабатываемой поверхности изучали в интервале температур 20оС – 900оС и давление сжатия от 5 до 80 МПа. Чистовую обработку образцов проводили в специальном приспособлении в вакууме и контролируемой атмосфере. Одновременно проводили фотографирование фиксированного участка и контрольные замеры высоты и ширины оснований микровыступов на двойном микроскопе МИС-11. В качестве модельного материала были выбраны: медь МБ, железо-никелевый сплав Н50, молибден, титан.

Таким образом, предложена новая схема отделочной обработки плоских металлических поверхностей, позволяющая исследовать влияние температуры и давления на кинетику сглаживания микровыступов, изменение механических свойств в приконтактном объеме металла. На основе проведенных исследований предложена схема основных этапов смятия микровыступов. Получены кинетические закономерности выглаживания микровыступов, образование контакта и изменения действующих напряжений в контакте.

Общее время работы: 9.321928024292 мс
Использование памяти: 660 КБ