Аннотация
В настоящей работе проведено экспериментальное исследование процесса пластического деформирования поверхностного слоя бойком перфоратора.
Для наноструктурирования поверхности могут быть использованы различные методы интенсивной пластической деформации (ИПД), в том числе ударное поверхностное пластическое деформирование (ППД). ППД может производиться чеканкой, которая осуществляется при возвратно-поступательном относительном перемещении инструмента (бойка). Известны различные приспособления и устройства для упрочнения динамическим поверхностным наклепом крупногабаритных пластинчатых и круглых деталей. Они достаточно сложны по конструкции и громоздки. Представляется целесообразным использовать для динамического наклепа ручной электрический перфоратор. Номинальное число ударов – 4000 уд./мин, энергия удара – 3,5 Дж, номинальная скорость рабочего шпинделя – 700 об/мин. Обработка поверхности образцов проводилась зубилом пикообразным из высокоуглеродистой легированной стали и буром диаметром 10 мм с твердосплавным наконечником. Перфоратор позволяет работать в режимах: удар или удар с кручением. При обработке зубилом использовались оба режима. Исследование показало, что использование перфоратора, даже с небольшой энергией удара 3,5 Дж, позволяет весьма эффективно упрочнять поверхностный слой. Максимальное упрочнение стали 20 достигало 83%, глубина упрочненного слоя – до 350 мкм. В поверхностном слое происходит формирование волокнистой структуры с толщиной волокон от 0,13 до 0,23 мкм и развиваются процессы фрагментации. Поверхностный слой с такими размерами фрагментов подобен наноструктурированному, получаемому в процессах ИПД. При режиме обработки «удар с кручением» размер фрагментов меньше, чем при ударе, что свидетельствует о более интенсивной пластической деформации. Наибольшее упрочнение как по уровню твердости, по глубине упрочненного слоя, так и измельчению микроструктуры достигается деформацией ударом бойка с наконечником из твердого сплава. Деформация бойками может быть использована для упрочнения галтелей, шпоночных пазов, сварных швов, наклепа с рифлением и других операций. Рассмотренный вариант динамического наклепа имеет свою технологическую нишу и его практическое применение требует научно-исследовательской подготовки.
Ключевые слова
Динамический наклеп, электрический перфоратор, боек, удар, деформационное упрочнение, наноструктурирование.
1. Лякишев Н.П., Алымов М.И. Наноматериалы конструкционного назначения // Российские технологии. 2006. Т. 1–2. С. 71–81.
2. Макаров А.В., Коршунов Л.Г. Прочность и износостойкость нанокристаллических структур поверхностей трения сталей с мартенситной основой // Изв. вузов. Физика. 2004. № 8. С. 65–80.
3. Чукин М.В., Корчунов А.Г., Голубчик Э.М., Полякова М.А., Гулин А.Е. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2012. № 4. С. 61–65.
4. Ударно-фрикционная комбинированная обработка гибким инструментом / Белевский Л.С., Белевская И.В., Ефимова Ю.Ю., Копцева Н.В. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. № 4. С. 53–57.
5. Белевский Л.С., Белевская И.В., Ефимова Ю.Ю. Фрикционная наноструктурирующая обработка металлических поверхностей и нанесение функциональных покрытий гибким инструментом // Порошковая Металлургия и Функциональные Покрытия. 2014. № 1. С. 70–76.
6. Кудрявцев И.В., Наумченков Н.Е., Савина Н.М. Усталость крупных деталей машин. М.: Машиностроение, 1981. 240 с.
7. Кургузов Ю.И., Папшев Д.Д. Технологическое обеспечение качества поверхности при упрочнении механическими щетками // Вестник машиностроения. 1986. №4. С. 54–58.
8. Перепичка Е.В. Очистно-упрочняющая обработка изделий щетками. М.: Машиностроение, 1989.