Фізико-механічні параметри

Тема 4

Якість поверхонь деталей машин та її технологічне забезпечення

Параметри, що характеризують якість поверхні

Один із основних показників якості машин – надійність значною мірою залежить від експлуатаційних властивостей їх деталей і з’єднань, які визначаються технологією виготовлення.

Надійність деталі багато в чому залежить від стану поверхневих шарів, оскільки руйнування починається якраз із зовнішніх поверхонь. Вимоги до їх якості безперервно підвищуються в міру інтенсифікації режимів роботи деталей.

Якість поверхні – це комплексний показник, що характеризується фізико-механічними і геометричними параметрами поверхневого шару.

Фізико-механічні параметри

До фізико-механічних параметрів відносять: твердість; деформаційне зміцнення (наклеп); залишкові напруження.

Твердість – це здатність поверхні чинити опір проникненню більш твердого тіла. Розрізняють твердість вихідного матеріалу (серцевини) і поверхневого шару. З точки зору експлуатації деталей більший інтерес викликає твердість поверхневого шару, яка звичайно вище твердості серцевини.

Зміцнення поверхневого шару відбувається на фінішних операціях та операціях що їм передують.

В лабораторних умовах глибину та інтенсивність зміцнення поверхневого шару визначають методом удавлювання алмазної піраміди на приладі ПМТ-3. У виробничих умовах твердість матеріалу вимірюють за Брінелем, Роквелом, Вікерсом і іншими способами. У Роквела застосовують твердоміри Супер-Роквела.

Наклепхарактеризується такими показниками:

· товщиною наклепаного шару , це глибина шару здеформованого в результаті силового взаємодіяння інструмента з оброблюваною поверхнею;

· інтенсивність наклепу, визначається відношенням мікротвердості Н_mn досліджуваної поверхні до мікротвердості матеріалу, розташованого під наклепаним шаром: Н_{m с}:

.

Залишкові напруженняхарактеризують: величина, характер розподілення і знак внутрішніх напружень. Внутрішні напруження – це проява внутрішніх сил в поверхневих шарах металу після скінчення силового чи теплового діяння. Вони можуть бути розтягуючими і стискуючими.

Глибина і інтенсивність наклепаного шару, а також внутрішні напруження за нашого часу на кресленнях не вказуються головним чином через відсутність надійних методів контролю цих параметрів у виробничих умовах. Шорсткість і твердість завжди вказуються на робочих кресленнях.

Крім переліченого, фізико-механічні властивості поверхневого шару характеризуються певною орієнтацією їх деформованих зерен, зміною їх форми і розмірів, цілісністю матеріалу поверхневого шару, наявністю в ньому макро- і мікротріщін, структурними перетвореннями тощо.

Розрахувати інтенсивність наклепу можна за допомогою як емпіричних, так і теоретичних залежностей.

Для розрахунку зазначених параметрів у випадку обробки загартованих сталей різноманітної твердості різцями з мінералокераміки ВОК-60 і композита 01 можуть бути використані такі залежності:

Сталь 45 загартована

точіння мінералокерамікою ВОК-60

К_n = 1,62 t^0,029S^0,014V^-0,044r^0,032 (4.1)

h_n = 140 t^0,16 S^0,14 V^-0,091 r^0,22 (4.2)

точіння композитом 01

К_n = 1,52 t^0,027 S^,018 V^-0,041, r⁰²⁸ (4.3)

h_n = 154 t^0,147 S^0,015 V^-0,11 r^0,26 (4.4)

Сталь 65Г загартована

точіння мінералокерамікою ВОК-60

К_n = 1,56 t^0,026 S^,0,017 V^-0,038, r^0,029 (4.5)

h_n = 57 t^0,028 S^0,04 V^-0,044 r^0,11 (4.6)

точіння композитом 01

К_n = 1,75 t^0,029 S^,0,016 V^-0,04, r^0,031 (4.7)

h_n = 62 t^0,031 S^0,037 V^-0,048 r^0,121 (4.8)