LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якості інструментів та деталей з клиноподібними робочими елементами застосуванням лазерного зміцнення

що відповідають цим негативним ситуаціям, будуть відповідно першими, другими і третіми критичними значеннями.

При находженні зазначених критичних значень технологічних параметрів розглядалася ситуація, коли у всіх випадках приймалися постійними величина густини потужності підведеного теплового потоку, радіусу плями нагрівання ro, температури навколишнього середовища tc і коефіцієнта тепловіддачі a.


Рис.10. Критичні швидкості та відповідні значення а*, які визначають оптимальну область режимів лазерного зміцнення клину із сталі Р6М5 при j=45, Р=1000Вт, d=5мм.

Визначались критичні значення швидкості руху лазерного променя Vкр у залежності від відстані a* між крайкою клина і центром плями нагрівання для різних кутів загострення. На рис.10 приведені залежності критичних швидкостей обробки Vkr1, Vkr2, Vkr3 від величини зсуву a* для клину з кутом загострення 45 Область технологічних режимів, обмежена відповідними кривими, є оптимальною з погляду виключення згаданих вище негативних ситуацій. Якщо мова йде про прості вуглецеві інструментальні сталі, то варіюванням режимів обробки в межах цієї області можна змінювати геомет-ричні розміри зміцненого шару, але завжди мати потрібну якість структури.

Якщо розглядаються високолеговані



сталі, у нашому випадку сталь Р6М5, то обрані режими необхідно уточняти шляхом зіставлення характеристик температурних полів, що відповідають обраній крапці оптимальної області режимів для клина і режимам, що обумовлюють одержання оптимальної структури в напівобмеженому масиві.

П'ятий розділ присвячено вивченню впливу лазерного опромінювання на фізико-механічні властивості матеріалів та експлуатаційні характеристики виробів.

Вивчення величини і характеру розподілу залишкових макронапружень і тріботехнічних характеристик проводилось на зразках, виготовлених з частини реальних інструментів, виготовлених з вуглецевої сталі У8 і сталі Р6М5. Вивчення впливу лазерного зміцнення на характер і величину зношування інструментів виконувалися на дискових довбяках, виготовлених зі сталі Р6М5 та на барабанних ножах для розмелювання сои.

Залишкові напруги вимірялися в поверхневому шарі зразків зі сталі У8 и Р6М5, зміцнених лазерним випромінюванням на оптимальних режимах ( j1=60, Р=1000 Вт, V=0,8 м/хв, d0=5 мм, а*=2мм), за допомогою рентгенографічного sin2yметоду. З поверхонь зміцненого і вихідного зразків знімалися при різних кутах ковзання рентгенівського променя дифракційні картини, які потім аналізувалися, визначались відповідні деформації і розраховувалася сума головних напружень (s1 + s2). Рентгенографічну зйомку проводили у випромінюванні залізного анода з реєстрацією відображень від площин (211)a з зміцненої зони, потім перехідної і основного матеріалу. За отриманими даним розраховувалася відносна деформація (e) і визначалась сума головних напружень ( при Е = 21000 МПа, n = 0,26, e = 1,6973,

s1 + s2 = -1370,92 МПа).


Було встановлено, що в зміцненому шарі сталей У8 і Р6М5 формуються стискаючі залишкові напруги (рис.11). У зоні відпустки напруги змінюють свій знак і переходять у розтягуючі, плавно зменшуючись у міру видалення від ребра клина. Отримані дані свідчать про сприятливий розподіл залишкових напружень у зміцнених інструментах з погляду міцності і зносостійкості.

Оцінку зносостійкості структур, сформованих лазерним опроміненням у сталях У8 і Р6М5, проводили на машині

Рис.11.Розподіл залишкових напружень у зміцненому поверхневому шарі клина.


тертя ПВК-2 за схемою контакту "плоский зразок-ролик". Контрзразками служили ролики зі сталі ШХ-15 із твердістю HRCэ55. Порівняння проводилося по величині зносу. Знос зразків і контрзразків вимірявся ваговим методом. Іспити проводилися при однакових навантаженнях (50 Н) і швидкостя ковзання (2,5 м/с) в умовах сухого тертя. Було встановлене підвищення зносостйкості зміцнених зразків щодо стандартних для сталі У8 у 1,6-2 , для сталі Р6М5 у 2,5-3 рази. Відзначалося зниження ~ у 2 рази коефіцієнта тертя, підвищення рівномірність процесу зношування, відсутність відколів та відривів, налипання матеріалу контрзразка на зміцнену поверхню, у тому числі і для сталі 12Х18Н10Т. Отримані результати дозволяють стверджувати, що лазерне зміцнення сталей на оптимальних режимах може забезпечити підвищення стійкості різальних інструментів.

Розміри зміцненого шару, отриманого при дії безперервного лазерного випромінювання, як по передній поверхні ( 4 – 5 мм), так і задній (1-1,5 мм), дозволяють застосовувати найбільш раціональну технологічну схему зміцнення, яка забезпечує багаторазове переточування інструментів до повного зносу.


Стійкістні випробування довбяків зі сталі Р6М5 з модулем m=4,25мм, зміцнених лазерним випромінюванням і стандартних, проводились при нарізуванні зубцюватого вінця внутрішнього зачеплення, виготовленого з важкооброблюваної сталі 15ХГН2ТА, при наступних режимах: швидкість різання,V =12 м/хв; подача, S=0,22 мм/подв.хід; число подвійних ходів, n=305; охолодження – сульфо-фрезол. Стійкість інструмента визначалась по кількості придатних деталей з погляду точності розмірів і форми, а також шорсткості обробленої поверхні. Паралельно через кожні 50 деталей проводився вимір величи

Рис.12. Величина зносу по задній поверхні зміцненого і стандартного довбяків (hз) від кількості виготовлених деталей (N).


ни зносу по задній поверхні зуба довбяка до величини 0,5 мм.

На мал.11 приведені результати стійкістних іспитів довбяків, які свідчать про високу ефективність лазерного зміцнення. Крім цього, результати отримані в даній роботі, були застосовані при лазерному зміцненні матриць і пуансонів вирубних та витяжних штампів. Випробування зміцнених інструментів в умовах виробництва заводу "Хіммаш" (м.Коростень) знайшли підвищення стійкості штампів у 2-3 рази. При цьому була доведена доцільність застосування для виготовлення деталей штампів замість дорогої високолегованої сталі Х12М вуглецевої стали У8 з лазерним зміцненням. Результати роботи також були апробовані при лазерному зміцненні барабанних ножів машин для розмелювання сої, які використовуються у виробничому процесі підприємства по переробці молока та кормодомішок. Випробуваннями було встановлено підвищення ресурсу роботи барабана у 8-10 разів (500 т змеленої сої – показник стійкості