автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Использование поверхностного слоя чугунной отливки для повышения качества изделий

Р Г Б ОД

На правах рукописи

ЯНИК СТАНИСЛАВ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ЧУГУННОЙ ОТЛИВКИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ

Специальность 05.02.08 - Технология машиностроения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Ростов-на-Дону - 1995

Работа выполнена в Познанском политехническом институте

Официальные оппоненты; заслуженный деятель науки и техни-

Ведущее предприятие: АО "Ростсальмаш" .

Защита состоится 2& ноября 1995 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 063.27.03 в Донском государственном техническом университете (ДГГУ) по адресу: 344708, г.Ростов-на-Дояу, ГСП-8, пл.Гагарина,I, студ. 252. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ДГТУ.

ки РФ, доктор технических наук, профессор БАБИЧЕВ А.П.

заслуженный деятель науки и техники рф, доктор технических наук, профессор СМОЛЕНЦЕВ В.П.

заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор МАРТЫНОВ А.Н.

Автореферат разослан

октября 1995 г.

Ученый секретарь диссертационного совета к.т.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В современном машиностроении значи-ельное количество деталей изготавливается из чу^на. Получение аготовок осуществляется различными методами. В настоящее время коло 15-30$ массы отливок при удалении припусков превращается стружку. Особенно большое значение приобретает проблема обра-атываемости чугунных огливок резанием в крупносерийном и массо-ом производстве.

Наличие литейной корки существенно снижает стойкость роэдщэ-■о инструмента, а увеличение припуска ведет к повышению трудоем-ости и нерациональному расходу металла. Вместе с тем литейная юрка характеризуется повышенной твердостью, сопротивляемость» ;оррозии а износу, что может быть использовано для улучшения шсплуатационных свойств деталей из чугуна.

Дальнейшее развитие машиностроения требует создания современна технологических процессов производства отливок, обработка рэ-шнием которых выполнялась бы с оптимальными размерами припусков ! обеспечивала бы.требуемое качество поверхности изделий с односменным увеличением срока службы инструментов.

Поверхностный слой отливок из серого чугуна, включающий литейную корку, ставит задачу нахождения оптимальных решений б ас-зекте целесообразности а объема его снятия. Этот слой, физические звойства которого часто приближены к требованиям конструкторе, в зроцессе обработки обычно удаляется. При этом качество и неточность литья компенсируются назначением больших технологичеоких припусков. Основная масса отливок имеет большие припуска на обработку резанием, чем этого требует технология механической обработки.

Механические овойотва -чугунных отливок зависят от особенностей литья, с этим же связано появление литейной корки. Влияние оказывает способ литья, материал формы, скорость охлаждения и т.п.

Для создания прогрессивных технологических процессов необходимо изучение обрабатываемости чугуна резанием, в особенности поверхностного слоя огливок, а также формирования эксплуатационных свойств изготовляемых деталей.

Факторы, влияющие на обрабатываемость чугуна, можно разделить на первичные и вторичные. К'первичным относятся: химический состав чугуна; толщина стенок отливки; разновидность литейной

формы и физические свойства формовочного материала; разновидность покрытия поверхности формы; размеры формы, в оообенно толщина ее стенок; способ охлаждения формы; термическая обработка отливок. К вторичным факторам относятся: структура материала отливки? механические свойства ее материала, в ооновном твердость е прочность на растяжение.

В состав ворхвего слоя отливки входят:

- 80на реакций или литейная корка;

- переходная зона - слой материала со структурой близкой к основе отливки, во с повышенной микротвердостью.

В технологии литья существует тенденция к сознательному управления затвердеванием отливок о целью получения необходимых свойств поверхностного слоя. В этом случае, при черновой обработке снЕШеюя аа весь поверхностный слой, как принято по традиционной технология, а только его часть.

Публикации о^аостциеся к обрабатываемости резанием поверхностного слоя чугунных отливок, освещают исключительно фрашен-тарно некоторые вопросы» связанные с литейной коркой; не ревребо-тае полностью механизм обрагования литейной корки, слабо освещаются вопросы влияния регулируемых факторов на обрабатываемость поверхностного слоя.

Практически не заучен вопрос об использовании части поверхностного слоя, отливок дле повышения эксплуатационных свойств чугунных деталей.

На баве анализа литературных данных и заводского опыта можно одела ть вывод о том» что в современном машиностроении существует проблема повшенвя качества поверхностного слоя и эксплуатационных свойств чугунных деталей с минимальными суммарными затратами на литье и мохэначескую обработку.

Рашеиае данной проблемы вызывает необходимость проведения вначитального количества теоретических и экспериментальных исследований по нескольким направлениям.

Лель работы: решение комплексной научной проблэмы повышения качества поверхностного слоя и эксплуатационных свойств чугунных деталей о минимальными затратами на изготовление отливок и их механачвсвдю обработку путем использования части поверхностного слоя отливок с повыаенной твердостью для обеспечения высоких эксплуатационных свойств деталей.

Методика выполнения исследований. При решении задач повышения качества поверхностного слоя и снижения затрат на литье и механическую обработку использованы основные положения технологии машиностроения, теории трения и износа, теории резания,металловедения и экономического анализа. Основные научные результаты в работе получены теоретически и экспериментально. Решение задач оптимизации обработки чугунных отливок выполняется с помощью ЭЕМ. Экспериментальная часть работы выполнена в лабораториях Лознань-ского технического университета и на предприятиях Польши.

Автор защищает результаты законченной научно-исследовательской работы, выразившиеся в разработке: общей методологии исследований и моделирования процесса обработки и формирования эксплуатационных свойств чугунных деталей; методов оптимизации режимов обработки чугунных отливок; методологии повышения ьксплуатацион-ннх свойств деталей из чугуна путем использования части поверхностного слоя отливок; энергетического метода определения обрабатываемости резанием поверхностного слоя отливки.

Научная новизна. Работа направлена на решение комплексной научной проблемы повышения качества поверхностного слоя и эксплуатационных свойств чугунных деталей, при этом впервые сформулировано и научно обосновано решение проблемы путем использования части поверхностного слоя отливок повышенной твердости для обеспечения эксплуатационных свойств деталей. Раскрыты основные закономерности формирования зон поверхностного слоя отливок в различных условиях. Установлены особенности формирования эксплуатационных свойств деталей при использовании различных зон поверхностного слоя отливок. Исследованы основные закономерности обрабатываемости чугунных отливок резанием и раскрыт механизм формирования поверхностного слоя с повышенными эксплуатационными характеристиками.

Практическая нежность работы. В диссертации сформулированы технологические принципы прогнозирования и обеспечения эксплуатационных показателей поверхностного слоя чугунных деталей. Предложен и методически обоснован энергетический метод определения обрабатываемого резанием поверхностного слоя отливок. Созданы технологические основы нового метода формирования высоких эксплуатационных свойств поверхностного слоя чугунных отливок,включающего в себя производство точных отливок с- минимальным припуском па обработку и использование части поверхностного слоя отливок с повышенной твердостью. Результаты исследований могут быть использонапи я в

учебном процесса ври подготовке инженеров по специальности "Технология машиностроения", а также на фа куль те гах повышения квалификации специалистов в области машиностроения.

Реализация результатов работы. Результаты работы прошли апробация при изготовлении чугунных деталей на ряде предприятий Польши. Промышленные испытания подтвердили высокую эффективность предложенного ко г ода повышения эксплуатационных характеристик чугунных деталей. Ряд разработок находится в стадии внедрения.

Апробация и публикация работ. Материалы диссертации и отдел! них ее разделов докладывались на международных научных конференциях в Варшаве, IIзэшни, Москве, Минске, Полтаве, Виннице,Ростова-на-Дону и других городах. Всего было сделано около 30 докладов „ опубликовано 50 работ.

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение,6 раздалов, обида еугоды, список использованной литературы (181 навмвновЕНИй), 210 рисунков, 29 таблиц и изложена на 295 страницах машинописного текста.

Рабсга выполнялась в соответствии с научной программой межвузовского сотрудничества ко аду Донскш.! государственным техничео-1ш университетом (Россия) а Лозваньеккм техническим университета (Польш).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава I. Состояние проблемы в постановка задач исследований

Рсог производства чугуна при общем улучшении его свойств ставят его в ряд материалов будущего, выдвигает новые требования к разработкам в области технологии.

Шесте с тем в настоящее время около 15-50$ веса отливок превращается в стружку при механической обработка. Снижение величины припусков на обработку дает экономию материалов, сникает затраты энергии й труда.

В мировой практике около 80$ отливок производится из чугуна. Обычно они подвергаются механической обработке. Отсада возникает важная проблема оптимизации обработки резанием. Проблема уменьшения износа деталей аэ чугуна та к ко становится важной и актуальной научно-технической и экономической задачей. Это вызывает необходимость создания более эффективных технологий, которые

догли- бы улучшить эксплуатационные свойства деталей^ повысить коэффициент использования металла и-снизить' трудоемкость изготовления;

Известно,, что основным и решающим фактором увеличения долговечности-деталеймашин является состояние их поверхностного слоя.

Поверхностный слой отливок аз серого чугуна, свойства которого часто приближены к требованиям конструктора, в процессе обработки обычно удаляется. Это затрудаздт условия резания,ведет к начительному взносу инструмента, требует тщательного изучения обрабатываемости-ре за вйем чугунных отливок. Свойства чугуна. определяются химичеоким составом,, твердостью отливок, их структурой и Износостойкостью поверхностного слоя»

Проведенный'аналиа влияния химического состава, толщины'оте-йоК',. скорости5 затвердевания и охлаждения на характер зерен графита1 и! структуру отяивон,, позволил установить основные фэкторы* определяющий* формированйе свойств отливок,, проследить связь между, обрабатываемостью резанием а структурой чугуна.

В процесса Механической обработка ,, с отливка, обычно снимают верхний слой повышенной твердости.

В состав'которого в; » о* д. я т: литейная* норка;, переходная зона - слой материала1 со-структурой,, близкой к основе отливки,, но с повышенной- йиКрогвердостью,. которая в процессе обработки ре<-занием чугуанах омивок-полностью снимается.

В технологии5 лйтейного производства стремятся управлять затвердеванием отливок с целью получения необходимых свойств их по*-верхностного слоя. Это позволяет исключать черновую обработку и. снимать не весь поверхностный слой отливки, а только его часть.

Плохая обрабатываемость резанием переходной зоны связана; о ее структурой, характеризующейся недостатком графита в этой зоне, который с.цужит сухой смазкой при трении? сходством со структурой стали с повышенным содержанием кремния, которая плохо обрабатывается; многочисленными включениями твердых окислов.

В литературе вопросы обрабатываемости резанием поверхностного слоя чугунных отливок освещены исключительно фрагментарно. Не объяснен полностью механизм образования литейной корки, а модель ее возникновения трактуется по-разному. Признается наличие проблемы механической обработка литейной корка, вызванной повышенным износом режущего инструмента.

В главе приводится обзор ооновных работ в этой облаете.Обоб-

щая предала вяз ниш геораа и ззгляды на механизм образования литейкой ;<оркЕь иожао згварадагь^чго разница в отдельных выводах авторов объясняется различными условиями исследований ¡.принятием доаягчшгх размеров» фол,; в чожцгпи стенок отливок, поэтому о разнить л оду чанные результаты новозглоано. Использование различна методов вссладапаняй- обрабатываемости резанием также затруд-вяаг оравпекшэ результатов Ессладованвй.

Установлено, что зова поверхностного слоя отлягки являзтся гажяе кесгаа» где чаща всего возникают дефзктн литья, что приводит к уволйчзшю пряпусков на механическую обработку.

Автором выполнены (серия) прздварзтелькнэ эксперимент« на' ослзвхах разешс авдоа„ с вариацаей толщин сезнок г; сердцевины, о раалачним газообразованием, а прошлпланшк в лабораторных ус-ловлях* Отмечено,, что ¡¡Еьгзпзнго поверхностного слоя отливки, ее структура*. аалзганиг дефектов в бедз пэсчаиэх отложений, в такгьа иороховатость поверхности являйся главшг.;й' причинами1, в едущая и а П0ВЫ2ЭНШ0 взноса реяуздгс кнсвдуизкта при обработка поверхностного слоя. На основе знспар&автов в ваблвданийе в такяэ пролаз-рвтольякх йссладоиаазй, мозно сделать вывод, что вид дефектов е глубина ваяагакйк шх. в повэрхЕоетнои слое отделяв ааввсят от айда а состоянве формовочной юссы„ ео тахнологачэсявх свойств» ддвлопея авдкого иа галла, а такзш скорости ватвзцдвваши поверхностного слоя оглзвквс вавяскдэй от тэрыофиаических свойств формовочной шеек.

СраЕанйэ вархшго слое шжзеяй до однородного ма те риала из является обосйованнш. Слздуе? строматься к увеличению точности рвааеров отлавкй, улучшению состоявея поверхности, снижении припусков на обработку разаневм и использованию механических свойств пароходной зоны верхнего слоя отливки. Прэ изготовлении отливок необходшз обеспечеть получение низкой шероховатости, небольшого количества поверхностных дефектов, а такгэ оптгашльную структуру поверхностного слоя. При кокструвровании отливка следует стремиться к сокракони» механической обработки» к назначению оптимальных технологически; припусков и установлению опт Ела ль пых режимов ресаная.

Износоотойкооть чугунных деталей при трении в значительной маре еависяг от твердости повархностного слоя. Поэтому использование чести переходной зона отливки для повышения эксплуатационных свойств деталей является актуальной задачей. Новые пер-

спективы открывает тэвдеяция вамзнн з jdsss сз&чгвз orazs аэссгз-качественным чугуном, СопротЕвлягкссгь гренги гзра ss-stsus ДОХ оказалась в 2,46 раза шеэ« чем пара вталь-сгвгь^оэтацу успешно используются зубчатые колеса пз «grjEB а г.д.

Лнадязедгя дадаявдазеняое. udxro сгзгзта зззод э таи,чтэ з современней ¡srueeoorpoeaua существует гастлгжснзк щойгеиз rsa>-оаиая качества поверхностям« слоя я эжсздуатзг^гогнзх сгоЭгзз чу 17 иных деталей с ксаиильншп оункаршгга зэтрагагг па лгтьэ а меха няча скую обработку« для ргвэвгя гсторэз с^тк^зехзаеэ сведущие задача асслздовзняйг

1.Комплексное яссле^овакзю гарякетроз качвсгвз зовэ>зш>сга?-го слоя чугуаннх отлявок.

2.Разработка теоретических арадаосшза йгппхьззгзЕНЯ ловэха-востного слоя отливов для яовктааея эксздуагшиявЕях свзЗзгэ .деталей машин.

3.Всестороннее всследоааапе процесса рззэеея зоеэрхззстст-го слоя чугунных ОТЛЙЕОЕ.

4.Изучение закономерное тай взнзеэ рез^эго шгетдуквага яра обработке чухунвше огливок,

5.Исследование влаяаая парвмэгров етчеетва возврхговгеага слоя на износостойкость otííaáoTBEaax деталей.

6.Разработка новой иетодиш оценки ловерхнээттгэ сгсж гунных отливок и оборгудоазЕЯЯ для ео раздавая.

7.0босновааие нового Егвтода апрвдагания еЗрвбивзаевеогн ре за наем поверхностного слоя омквоя.

Глава 2.Исследование поверхностного елся чут^зззх стлявоя

Поверхностный слой - это еарухннй сяой гредаата, обрагзвзэ-шийся в результата воздействия ф*зичэсхях ажя лш«дасгях црекгэ-сов и окружающей среды, качествеяео опшчахщийся от ивгзржает сердцевины.

Хшическяа состав во многом определяет метаяячвезпга сазйсг-ва сещщввиаы в поверхвос теого слоя, В мзтзллупгя'часкш працзеоа появляются дефекты в вида на руте ней в структуре. Дальне Елея обработка литья имеет среда других задачу полутакта каагуч^гх эксплуатационных свойств.

Фощирова ниа важнейших качественных хвраатврветжв взяалкЗ происходит в конечной фаза технологического процесса, upa яэзэев-

ческой, техмической ¡и .¡термохимической обработке.

Несмотря на проведение большого количества исследований,.в результате которых возник .ряд моделей строения поверхностного слоя, следует отметить, что до сих пор этот слой еще , не полноеть, изучен.

СбЩИЙ ВВД ЗЙ11ИСИМ0СТИ СОСТОЯНИЯ поверхностного.СЛОЯ ОТ Р98-личных параметров можно записать в виде:

Ь 1 '

гае: - поле напряжений в поверхнослюм сло$;

• - град вент напряжений в поверхностном слое;

- поле твердости материала поверхностного сло^;

- гродсоиг твердости материала ,поверхностного слоя;

Л. - структура материала, поверхносяного сло$;

- структурные измененйя .в поперечном сечении .поверх" мностного слоя;

р -— ф^йгментация крийтляитовматериалаповррхноеггного слоя;

-- градиент фрехмвнтаций-крясталлитовматериалв поверх, ноствого слоя;

- текстуре мете реала поверхностного сяо£;

- структурные изменения- в.попаренном сечении поверхностного слоф;

- хамический ооотаа!мвте1яала1по»верхностного слоя;

- изменение химаческихсвойств .поверхностного слоя;

- свободная поверхностная энергия, зависящая ог состояния поверхностного слоя;

Д/" - структурные дефекта материала поверхностного слоя. Приведенные параметры зависят от многих факторов и не являются достаточно исоледоваинши, т.к. не существует обобщенных и пригодных методов их идентификации.

Исследования состояния поверхностного слоя являются в настоящее время одной из главках задач технология и включают следующие этапы:

- технологическое формирование поверхностного слоя, включая структуру, резвигие механических, героических, химических процессов, улучшение технологии проивводства;

- новоэ использование поверхностного слоя, в том число его эксплуатационных свойотв, улучшение технических решений процесса эксплуатации;

- диагностико-варификационный метод, а такзка улучшение оредств диагностики в процессах изготовления и эксплуатация*,

- оптимизация, включающая математическое моделирование,идентификацию математических моделей, накапливание информации.

Как и а большинстве случаев для решения проблемы необходимо проведение комплексных исследований. Формирование поверхноотных слоев изделий при одновременном пошыэийи их эксплуатационных свойотв, о использованием зоны повышенной твердости в пределах этого слоя чугунной отливка является экономически выгодным процессом.

Толщину поверхностного слоя трудно определить обычными средствами, т.к. внутренняя граница, как двумерная плоскость практически не существует. За эту границу обично принимают глубину ва-лэгания изменений одного или нескольких параметров состояния поверхностного слоя.

Самши сущаотваннши параметрами, характеризующими свойства поверхностного слоя, являются внутренние напряжения, повархцоот-ное давление, структура материала я фрагментация кристаллов.

На основании экспериментальных и теоретических исследований можно утверждать,что поверхностный слой необработанной чугунной отливки состоит из двух зон:

- очень тонкий 0,1+0,01 им олой, названный аоной реакции (литейная корка), который вогупвет в реакцию с формовочной массой (кислородом) и состав которого отличается от состава чугуна в отливке)

- переходной зоны, находящейся под верхним олоем, возникновение которой зависит от условий охлаждения. Химический состав переходной зоны идентичен ооатаву отливки, но структуры их отличаются.

Факторами, воздействующими на вид переходной воны являются:

- металлургический процесс}

- вид формовочного материала,а также терыофизвческие уоловия процесса аатвевдевания и охлаждения.

В целом переходная зона состоит из трех чаотей. Чаоть, непосредственно находящаяся под аоной реакции, характеризуется значительно пониженной гневностью отливки, повышенным содержанием фвр-

рига ила над остатком углерода в виде графита. Вторая часть содержат увеличенную долю перлита, которая связана с увеличением твердости и прочности структуры. Третья часть - это изменение пс мере удаленйя от поверхности отливки структуры до стабилизации, которой отвечает сердцевина отливки.

1й основе анализа технологических образцов (проб), применяя щихся при исследованиях, следует отметить, что эти пробы позволя ют определить только отдельные параметры, характеризующие материал, но на дают возможность проводить комплексные исследования.

Необходимо предложить комплексный эксперимент, который позволил бы однозначно определить технологические свойства материал Образец, предназначенный для комплексного эксперимента называется "стакановоя проба". Автором разработана модернизированная сов ременная хероил такой пробы, которая позволяет проводить следув щие исследования;

- определение появления литейных дефектов;

- определенно давления газов в литейной фод«е;

- определен;?* давления гавов в сердцевин отливки;

- определение степени отображения формовочной массы;

- распределение твердости на поперечном срезе отливки;

- распределение микротвевдости на поперечном срезе отливки;

- определение толщины поверхностного слоя необработанной отливки;

- определение структуры ¡¡а различных срезах стенок отливок;

- определении внутренних напряжений;

- определение обрабатываемости резанием поверхностного слоя отливки с различной толщиной стенок;

- определение шероховатости поверхности;

- определение влияния массы на затвердевание отливки и возникновение дефектов;

- выбор метода кристаллизации яидкой массы.

Фодоа и размеры пробы представлены на рис.1.

Принимая во внимание положительные свойства 'стакановой"

пробы, мы начали приспосабливать ее для определения обрабатываемости резанием чугуна. При этом предложен новый вариант "стакановой" пробы увеличенной длины, что позволило увеличить длину резания для определения наносе резца. Эта проба может быть ясполь-а о вага для оценки:

- обрабатываемости резаииец поверхностного слоя отливки; - обрабатываемости резанием сердцевины огливкй;

- коэффициента обрабатываемости резанием отливки с различной толщиной стенок;

- Гороховатости поверхности отливки;

- сероховатости поверхности посла обрабогки раззявам в sa-всошости ог толейяы стенок;

- твердости поверхностного слоя;

- распределения твердости на стенках отлавок различной толщины;

- взноса трвнвеи в поверхаостноа слое чуянной оглявке.

С использованием "стакановой* пробы авторш проведены подроб-еыз исследования структуры, микроТЕзрдооти, твердости,остаточных напряжений, эксацуахационных свойств (взноса прз треисп) чугунных стлазок.

Ка практике гзхко.тогия обработка резанЕеи на учатыгаат явлений, про исходящих в процвсао хнтья, которые влвяют ш обрабатываемость резанием, как седвдавены, тал в повархноствого сдоя» Однако в процесса перехода ыэталла отлявлв из жадкого состоящая в твердое, а также во вреия охлаадения, в ней происходят физические в физикохваическее процессы, которца определяют ее свойства.Пробле-tM стаканного процесса затвердевания ослохвяа? его теоратячаский ваз лаз, делая иевоа^огпш упродаваэ коха няака ззтвердевзйая. В цикле остыезны отливки uozao отметить (различить) следующее этапы:

- охяагдаБвэ коталла во врсия вадивкв фсц,Ш|

- отвод теша во время золавяи формы;

- загвэрддганяе ыегалла;

- охлаждение затвердевшей отливки в фодоэ;

- охлааденсе отливки после выбиваагя из формы,

В предлагаемой работе принято, что в первой фазе после ваявв-ки тепло переходит в форцу, чугун возлэ степов затвердевает направлено, а на следующей этапе принята кодоль объечяого затвердевания. На ооновэнии выезязлокэнного разработана модель, позволяющая определить тепловую ось технологической "стакановой"пробы.

¡¡а основании анализа результатов исследований поверхностного слоя:

- распределения твердости по сечекпю отливки;

- исследований структуры о учетом особенностей поверхност-

аого слоя;

- расположение и образование литейных дефектов;

- распределение литейных напряжений;

- распределение микротвердости, автором разработана модель поверхностного слоя необработанной отливки, представленная на рис.2.

Следует огметить.что распределение твердости и оснодных изменяемых параметров на срезе поверхностного слоя зависит от ¡олыпого количества факторов, а особенно протекания процесса затвердевания и охлаждения отливки. Это отраетется на формировании поверхностного слоя детали после обработка, а именно, увеличение твердости не изменяет структуры.

Рассматривая модель поверхностного слоя после обработки резанием с учетом исйользования части поверхностного слоя необработанной отливки для повышения эксплуатационных свойств, следует отметить, что доминируют те случаи, когда происходит улучшение качества поверхностного слоя.

Глава З..Теоретические предпосылки использования поверхностного слоя отливки для повышения эксплуатационных свойств деталей машин

Современный период развития промышленности, характеризующийся оырьевыми и энергетическими трудностями, особенно требует изыскания новых технологий, обеспечивающих повышение эксплуатационных свойств деталей машин. Лредлоазная автора позволяют получить эффект от инаегрвции отдельных процессов производства.

На предприятиях обычно выпускают отливки в форме, приближенной к готовому изделию. Не имеет смысла делать слишком большие технологические припуски на простых отливках и при серийной продукции. Особенно остра эта проблема при литье в песчаные формы. Относительно низкие требования заказчиков отливок и потребности в больших припусках значительно снижают их качество; литейные дефекты, возникающие на поверхности отливки и под ней, а так-Ео смещения в плоскости разъема следует объяонить, как отступление от возможностей технологии, а не как типичный результат.

Считается,что дяжа с понижением затрат на изготовление отливок при соблюдении точного режима в процессе их изготовления, особенно при формовании и монтажа форм, возможно снижение трудоемкости, уменьшение дефектов литья и снижение затрат на обработ-

CE.ÎUE.BUV1A AUlbS VrOùEH» ПгУлКЦЧЕСКиХ

ссоияь

Рис.2.Модель поверхностного слоя чугунного литья

<у резанием.

При уменьшении литейных припусков будут уменьшаться:.

- энергозатраты в процессе резания;

- износ режущей кромки' инструмента;

- трудоемкость процесса резания.

Все вышеуказанное в целом превышает дополнительные затраты изготовления отливок высшего качества.

В производстве все еще главенствует принцип, что самые точные отливки можно- получить только прецизионными и специальными методами. Однако надо брать во внимание отливки, выполненные в условиях высокой культуры производства. Опыт показывает, что существует возможность улучшения качества и снижения величины технологических припусков обычных отлипок.

Независимо от способа решения указанной проблемы' при производстве чугунных деталей зона' реакции должна быть удалена во время очисткй' отливки. Переходная зона поверхностного слоя формируйся в результата воздействия различных факторов, указанных зышэ, и ее свойствами1 мскяо' управлять меняя условия затвердевания и охлаждения отливкй'.

Форма- и- свойства* переходной зоны определяют ее использование' для- формирования эксплуатационных свойств поверхности.Главным- фактором*, определяющим уменьшение технологических припусков при повышении точности размеров, является получение рабочей поверхности,- в границах расположения наибольшей твердости поверхностного слоя отливки. При этом возможно получение готовых изделий повышенного' качества без дополнительных технологических мер. Необходимо пров&ст® исследования свойств переходной зоны, чтобы доказать отсутствие противопоказаний частичного ее применения для формирования исполнительных поверхностей машин. Уменьшая технологические припуски при увеличении точности размеров и качества отливки и сводя их до величины, необходимой для создания наибольшей твердости в поверхностном слое отливки, можно подучить поверхность готового изделия повышенного качества бе» дополнительных затрат.

Исследования распределения микротвердости, структуры а остаточных напряжений, анализ литейных дефектов, исследование износа режущей кромки инструмента и износостойкости при трений показывают,что не существует противопоказаний к использованию части переходной зоны поверхностного слоя отливки для повышения

эксплуатационных свойств изделия.

Для подтверждения вышеизложенного проведены исследования использования части переходной зоны при формировании исполнительной повзрхности зубчатых колес,Толщина поверхностного слоя необработанной чугунной отливки колеблется в пределах 2-5 мм. Максимальное увеличение твердости наблюдается на глубине 0,5-2 мм в зависимости от применяемой формовочной массы. Модуль зубчатого колеса оказывает значительное влияние на распределение твердости так как определяет условия теплопроводности. На основании изучения распределений твердости разработана система технологических првпусков, учитывающих свойства поверхностного слоя необработанных отливок.

При отливке зубьев шестерен, особенно с большим модулем, следует применять различные формовочные массы: для вершины зуба теплонепроцицаедгае :.-ассы,а у основания - теплоемкие. Однако это удлиняет время фодоовки и в промышленности используется редко. Управление твердостью зубьев можно осуществлять путем использования различных припусков на обработку резанием.

Суша неровностей и стабильных деформаций,а также границы возникновения дефектов требуют припусков на обработку резанием около 0,4-0,9 мм. Очевидно, что выбор литья должен быть обоснован экономически и применение прецизионных методов не всегда необходимо. Остальные методу,, при которых затраты ва производотво отливок меньше, соответствуют требованиям точности и качества для раггтовок шестерен. Прецизионные технологии относительно дороги и их применение может быть обоснованным прй производстве шестерен с модулем меньше 4 мм, причем обработка зубьев ограничивается здесь ¡шлифованием слоя около 0,2-0,3 мм. Для производства типовых шестерен в большинстве случаев достаточной является технология, основанная на применение современных формовочных масо при механизированной формовке. 1&квм образом правильный выбор технологических припусков способствует повышению эксплуатационных свойств шестерен из чутуна, а также снижав" затраты ва их производство.

Предложенный в работе интеграционный метод может быть использован -при производстве чугунных форм для стеклянного литья. Износ форл требует частой замены,что вызывает необходимость повышения качества чугунных форм.

Увеличение точности размеров отливки делает возможность

уменьшить припуски на обработку резанием. Применение отливок о охладителями изменяет процесс затвердеьаная, дает возможность еще большего увеличения твердости в поверхностном слое отливгй относительно ее сердцевины, а такяе получение равномерной структуры графита.Исследования,проведенные автором, позволили рокоман-дом ть изменения припуска при изготовлении чугунных форм.

Глава 4. Обрабатываем ость резанием .поверхностного слоя и сердцевинной чаота необработанной отливки

На основе результатов исследований свойств поверхностного слоя необработанной отливки разработана модель процесса резания (рис.3). Модель И а - это применявшийся до настоящего времени способ обработки резанием поверхностного слоя отяибок из чугуна, суть настоящей работы - это резание в пределах наибольшей твердости в поверхностном слое (модель И с).

Ввиду большого количества факторов, влияющих на результаты обработки были проведены исследования на основе теории планирования многофакторных экспериментов. Это дало возможность получать математические модели, вычислить коэффициенты и ах статистические оценки.

Уравнения регрессии получены в виде многочлена второй степени, предо тавляхяце го зависимость стойкости режуще;« кромки инструмента от параметров резания

+ * (I)

* ¿га*/** * ^ X, ■*> + ¿¿з Уз

где У/ - подача резца;

Х& - глубина резания; - скорость резания.

Перед проведением основных экспериментов были проведены исследования процесса износа для каждой аз выбранных формовочных масс. Их результаты показали существенную разницу в обрабатываемости резанием отлиаон, изготовленных в различных формах.

Эксперименты проводились на токарном станке Т Д-50,сборным резцом с режущей кромкой из спекающегося карбида НЮ.

Анализ результатов позволяет утверждать,что основным видом разрушения рекуцей кромки является износ трзняем, кроме того пс-

Максимальные свойства Поверхностный

?чслой

сердцевины отливки

а б с д

Отлйька\

Отливка

Отливка

Отливка

Рис.3.Типовые модели резания поверхностного слоя отливок

'является выкрашивание и выщербление резца, при этом структуре •поверхностного слоя отливка значительно влияет на вид износа режущей кромки.

Измерение величины износа производилось по высоте площадки износа Ор на задней грани резца. Критерием износа служила величина О? = 0,5 мм.

На основании результатов исследований определены коэффициенты уравнения регрессии (I) для следующих случаев:

а) точение поверхностного слоя отливок валов из серого чу-гу на .выполненных в формовочных массах на основе чугунной дроби, связанной жидким стеклом и затвердевшим ;

б) точение поверхностного слоя отливок валов из серого чугуна, отлитых в формовочной массе на основе циркониевого песка;

в) точение поверхностного слоя отливок валов из серого чугуна, отлитых в формовочной массе на основе хромитогого песка;

г) точение поверхностного слоя отливок валов яз серого чугуна, отлитых в формовочной массе на основе кварцевого песка;

д) точение поверхностного слоя отливок валов йз серого чугуна, отлитых в формовочной массе на основа керамзита.

Из анализа уравнений регрессии следует, что при резании поверхностного слоя необработанной отливки из чугуна влияние условий резания на стойкость резца сходно с обычным характером влияния определенных условий при обработке других материалов.'

Для практического применения подучена методика расчета стойкости инструмента при обработке поверхностного слоя отливок аз серого чугуна, выполненных в различных формовочных массах (с использованием метода наименьших квадратов). Методика предназначена для определения параметров резания поверхностного слоя яе-обреботанной огливкя после его очистки для резцов из спекающегося карбида НЮ.

Исследование структуры поверхностного слоя очищенной отлйвки, позволяет объяснить влияние различных формовочных масс на износ инструмента как следствие разницы в качестве я толщине слоя. Это вызвано структурными изменениями в слое в зависимости от скорости отвода тепла отливки в ходе ее затвердевания и охлаждения.

■Рост сопротивления резанию ведет к изменению условий трения на задней и передней поверхности резца, а тем самым к увеличение сил треная, как а тепла в процессе резания.

На рис.3 представлены модели резания поверхностного слоя

отливок с учетом вышяизложанного:

А. Моле ль Па. В этом случае резанию подвергается наибольшая толщина слоя,что вызывает наибольшее сопротивление резании. На паред-нш поверхность резца воздействует срезаемый слой с различной твердостью. Слой с сомой низкой тьо вцостью режется самым краем резце. Но мог« свдадиш; от к рея а.грпо надсекает слой максимальной твердости, a Битам тнепдость уменьшается.

Б.Модель Пв. Уаяущвя кромка ь этом случае режет материал несколько иной структуры и тлеАНОсти, Сила трения и тепле трения в процеосо резанил будет постоянно изменяться.

С .Модель По. Эта модель характеризует исследования, которые являйте я основой реботы. Край режущей кротки нагружен максимальными давлениями, исходящими от резения слоя наибольшей твердости. От и давлонвя ведут к преждевременному износу по передней и задней поверхности ревца.

Д.Модель U</, Резание по этой модели наименее удобно. Оно выполняете« в наружной части поверхностного слоя меньшей твер -дооти, однако в этой частя находятся различные виды твердых включений и дефекты, которые водут к внтоноввному износу реоца. Пра атйм паблвдается выкрашивание режущей кромки.

Следовательно, существуют реальные предпосылки к изменению наноси резца и тем самым и коэффициента обрабатываемости резанием повор/иоотного слоя необработанных отливок, изготовленных в различных формовочных массах.

Исследования процесса износа режущей кромки резца upa точении в производственных условиях (литейный цех Спомаша в Чоотына) позволили подтвердить адекватность подученных моделей.

Провожены также комплексные исследования процесса точения поверхностного слоя чугунных отлквок преднеаначенннх для изготовления втулок. Определена стойкооть режущей кромки розца для hp = 0,5 мм н к i мм.

Из анализа распределения твердости на поперечном оечениа необработанной отливки оледует.что наибольшая твердость находится в soné 0,a¿-0,5 мм от поверхности, [ятем эта гвевдость снижается до уровня гведцости сердцевины. Для серого чугуна наибольшая tb«j>-дость в поверхностном олое составляет 230 кг/мм2, а собственно твердость сердцевины - 187 кг/мм^. Этот результат подтвержден тем, что во время исследований стойкости резца при точении поверхностного слоя оказывается, что глубина резания крлмки имеет большое

значение для стапеня износа режувдй время». В результата аяалива золу чо и и фэдоулу для опредэлозяя стойдостз резца для 4» =0,5 км ВА»ж1%0>№ ,1

у „ ¿г_

у** £ °>*

•г _Ст

О - у е>,4 ^ bSi ¿¡W

Проведены та к.та исследования износа режущей кромки при pesa-ига сердцевинной части о главки. В результата анализа результатов значительного количества исследований установлены коэффициенты для завпсвмосгей Для различных условий обработки.

Установлено такта, что:

- о увеличением скорости рэзэняя разнгцэ полей износа резу-цэй яре.«а увеличивается больше при разовая повзрхномного слоя, чем пра реРавия сердцевины;

- время приработка резца при резаная сердцевины больса, чем пря рзвавии поверхностного слоя "сгакановой" пробы.

Глава 5. Износ чугуна при трении

СопротгвдейЕЭ взносу чугуна, как многофазного сплава, определяется структурой а процентным соотношением отдельных фаз, аиря-EOâ а форд о 2 зоран, а также ах распределением. Особенностью чугу-ка является го, что компонентом, от которого савйсит наибольший авноо является графит. Продукт износа - графитовая пыль является смазкой, изменяющей значение коэффициента трения и увеличивающей сопротивление износу, особенно в условиях сухого трения.

Влияние микроструктуры на сопротивляемость чугуна износу завесит ОТ!

- структуры металлического слоя;

- вида и дисперсности графитовых включений;

- вида фосфидной эвтектики.

Ути факторы, в свою очередь,зависят от химического состава чугуна, от условий затвердевания в охлааденяя отливки, а такке от ее термической обработки.

Одна из основных трудностей исследования количественного влияния отдельных структурных составляющих чугуна на его сопротивление износу, заключается s сложности поучения чугуна разных срокотв с идентичной структурой.

Это также объясняет нецелесообразность применения макротвер-досга.как меры сопротивляемости износу чугуна.

Фосфидная эвтектика в чугуне является компонентом наибольшей твердости. Она возникает в вида включений неправильной фор-ми на границах зерен. Соответственно своей твердости сопротивляемость трениа фосфидноа эвтектики значительно увеличивается по сравнению с остальными компонентами чугуна. Фосфидная эвтектика в фэрритной основе очыь вредна, т.к. она легко выкрашивается из такой низкопрочной основа, при этом интенсивно изнашиваются обе соприкасамциеся детали.

Применяемые в работе приборы для оценки чугунов, и особенно, поверхностного слоя необработанных отливок методом трения основывались на двух решениях. Па приборе I для исследований использовалась технологическая "стакаповая" проба. Абразивным элементом в этом приборе является круг,как плитка из спекающегося карбида !> 20. Прибор I используется для проведения исследований двумя способами:

- с неподвижным чу^инда образцом, но подвижным абразивным алементом (круг из спекающегося карбида);

- при подвижном чугунном образце и неподвижном абразивном элементе (пластинка из спекающегося карбида).

В приборе II осуществляется поворотное движение подачи, во время которого плоский образец подвергается трению о плоский контробразец. Величина нормального давления ре1улируется при помощи винтового механизма. Пластинка отлиты из чугуна Zù 200, контробразец из листовой отали 45 толщиной 5 мм, закаленной и отпущенной.

lia приборе i после определенного интервала времени испытаний на сгакановой пробе измерялась ширине риски, результаты заносились в таблицу. Эта действия повторялись пятикратно при трех толщинах стенок 10,15,20 мм и на разных марках чугуна.

Исследования на приборе П проводились при следующих условиях:

а) сухого трения;

б) смазка машинным маслом с примесью верен корунда.

Изноо образцов определялся метрическим путем.

С целью определения толщины в объема изношенного материала предложена математическая зависимость между отдельными геометрическими параметрами риски износа на "стакановой"пробе. Определе-

нив глубины в зависимости от ширины риски по соответствующей математической зависимости может быть определено о помощью калькулятор или по специальной номограмме .предложенной автором.

Формула, представляющая зависимость объема износа от глубины следа или ширины риски получена в виде интеграла, расчет значений которого возможен при использовании компьютера.

Анализируя результаты проведенных исследований следуот прежде всего отметить удобство использования "стакановой" пробы для комплексной оценки отливок. На основе представленных результатов установлено, что большая сопротивляемость износу у отливок с толщиной стенок 10 мм, а меньшая у отливок с толщиной стенки 20 мм. Прибор I позволяет сравнительно легко определять сопротивляемость износу поверхностного слоя необработанных отливок из чугуна и их сердцевины,и должен найти применение на практике.

Проведенные исследования износа образцов подтвердила целесообразность разработки темы. Анализ полученных результатов позволяет утвервдагь.что в пределах поверхностного слоя необработанной отливки существуют, в соответствий с предположением области,в которых износ меньше, чем-у сердцевины отливки. Количественная оценка явления, из-за небольшрй точности методе исследования невозможна. Невозможно также точное определение положения зоны с наибольшей сопротивляемостью износу. В целом можно у тверда ть, что при глубине 0,7-1,5 мм износ меньше, чем в остальных частях отливки. Утверждается также, что толщина пластинки влияет на величину линейного износа. Увеличение линейного износа наступает вместо с увеличением толщины пластин.

На основе проведенных исследований сделаны следующие выводы:

- проведенные на приборе П исследования истираемости подтвердили предполагаемое на основе данных литературы распределение микротвердости на поперечном срезе образца;

- исследования показали,что в границах поверхностного слоя необработанной отливки из чугуна величина линейного износа образца изменяется,что означает существование предела глубины, в котором этот износ наименьший;

- исследования показали также, что величина линейного износа зависит от толщины образцов;

- изменение толщины стенки ведет к изменевию структуры и твердости поверхностного слоя необработанной отливки и соответственно к изменению его сопротивляемости износу.

Глава 6. Энергетический метод определения

обрабатываемости резанием поверхностного слоя отливки

Рассматривались следующие задачи:

- выбор метода определения обрабатываемости резанием чугуна, особенно поверхностного слоя отливки;

- выбор формы и размеров технологического образца;

- проектирование и изготовление устройства для провала пая наследований.

Шюд должен позволять быстро определять обрабатываемость резанием и найти применение в производственной практике. В качестве обраада принята отливка технологической "стакановой"пробы,пра-моняювдлся в литейном производстве и адаптированная для обработка резанием.

Обосновывая выбор энергетического метода определения обрабатываемости резанием следует отметить:

- большое различие в свойствах поверхностного слоя отливок приводит к изменению условий резания каздой серии отливок «особенно при крупносерийном и массовом производстве;

- быстрым и простым методом определения обрабатываемости может быть оценка затрат энергии на резание с учетом износа рекуще-го инструмента.

Измеронае энергозатрат, как мара выполнения работы особенно подходит в условиях энергетического кризиса, когда технологический процесс должен быть выбран о учетом снижения затрат.

Проводешшс исследования в большой степени обусловлены необходимостью найти быстрый, простой и надежный метод определения показателей обрабатываемости резанием в условиях производственной практики. Сама концепция и конструкция устройства объясняются как один из этапов изыскания быстрого способа определения обрабатываемости чугуна резанием, а особенно его поверхностного слоя на оо-нове модели распределения твердости в этом слое, а также модели обрабатываемости резанием поверхностного слоя необработанной отливки.

Приняты следующие критерии выбора методов измерения при резании:

-аппаратура должна быть переносной и не очень сложной;

- вырезанные элементы должны иметь гдубину в пределах толщины

поверхностного сдоя необработанной, отливки;

аппаратура долкна иметь,возможность измерять работу резания да разных параметрах обработки ([геометрия резца .газмеры срезанной струккй и средняя скорость,резания);

- аппаратура додана измерять затраты энергий на резание стружки.

Реализация, измерения энергозатрат возможна при сохранении условий переноса аппаратуры с применением гравитационного устройства, накапливающего потенциальную энергию , как энергию положения колебательной массы режущей системы.

Элементом,, накапливающим .потенциальную энергию является маятник массой -Л7 , центр тяжести которого находится ня расстоянии Я$ от ори,,вращения маятника. В головке маятника находится устройство режутег°| ЛРИбрра (использование принципа маятникового копра). Элементом,,на^апливапдим потенциальную энергию в греви-тационных приборах, являются:

I разновидность - маятник с массой на расстоянии от центра вращения - используется в концепции I и Д;

II разновидность - маховое колесо с размещенным на нем грузом, исполняющим роль маятника - используется в концепции Ш.

На основании этих концепций изготовлены приборы для проведения исследований.

В начала измерений маятник отклоняется на угол от нижнего положения равновесия, что соответствует поднятию центра тяжести аа высоту //р , при этом накапливается потенциальная энергия £/> *. В результате движения маятника потенциальная энергия заменяется на кинетическую, которая расходуется ее выполнение работы резания, на преодоление сопротивления трения в подшипниках и воздуха, а также на поднятие подвижной части на угол. Это соответствует перемещенвю на высоту , при этом накапливается потенциальная энергия .

Работа, затраченная на резание

£? - £к - £Л

энергия £р определяется без выполнения ревавяя, когда а =0. Соответственно получены зависимости для определения элементарной работы резания и средней сопротивляемости резанию

Е -^-

Величину, среднего собственного сопротивления резанию мы можем трактовать как мару обрабатываемости материала резанием.

На основании результатов проведенных исследований,произведена модернизация технологических устройств (концепции 1,П,Ш).

Выполнены номограммы для облегчения расчетов затрат энергии на среганйе стружка в зависимости от углов j&p и jS^ . Создана конструкторская и производственная документация на последние модели приборов.

Созданные приборы в значительной степени универсальны я соответствуют поставлвнньм требованиям.

В результате исследований установлено (подтверждено),что толщина стенки,вид используемой формовочной массы,а твкяв поверхностный слой отливки влияю; на энергозатраты во время срезания отружки. Подтверждена закономерность изменения энергозатрат на резание поверхностного слоя на различной глубине в соответствии с моделью распределения твердости в поверхностном слое необработанной отливки.

Подтверждено,что обрабатываемость модифицированного чугуна, лучше обычных серых чугунов.

(Подтверждено) установлена зависимость обрабатываемости резанием от процентного содержания связанного углерода.

дальнейшие исследования проводились на приборе на tieае концепции 1У. Прибор основан на принципе действия токарного станка. Силы резания записываются на ленте при помощи специального динамометра. Марой энергозатрат является траектория резания после отссодвиоиия от привода шпинделя с шховш колесом. Длительность траектории определяется при помощи счетчика оборотов.

Анализ результатов исследований, проведенных на различных приборах, подтвердил пригодность выбранной комплексной концепции определения обрабатываемости чугуна резанием на основе энергетического метода.

Знание энергозатрет во время точения позволяет выбрать оптимальную величину поверхностного слоя чугунной отливка, который необходимо снять для получения детали.

Глава 7.Анализ и практическое применение результатов исследования

Анализируя результаты комплексных исследований, проведенных по выбранной теме, можно сказать:

подтверждена гипотеза использования части поверхностного слоя чугунной отливка для потаю нал эксплуатационных характеристик изделия.

В существующей практике недооценивается поверхностный слой чугунной отливки, его наиболее полезная часть, т.о. зона повы-ганной твердости, на была отмеченз в литература. Общепринятое негативное мнение относительно этого слоя было высказано без анализа проблемы, а ганка причин возникновения негативных явлений, неправильно определенных как дефекты изготовления литых до-талей. Опираясь на серию всслздоьзнай в указанном направлении, можно утвер1£ать,что негативные обвинения а адрес поверхностного слоя чугунных отливок, не имеют оснований для отливок, .выполнениях правильно, не амевдих дефектов поверхностных слоев.

Технический прогрзсс долган обеспечить повышение точности райдерсв отливок. Уже сегодня, чтобы обеспечить экспорт отливок необходило обеспечить технические лзтейные припуски порядка 1-1,5 им. Это точность обеспечивает использование в производственном процесса часта поверхностного слоя для повышения эксплуатационных свойств изделий.

Серийность производства обуславливает нообходимость быстрого определения вида поверхностного слоя, его параметров н их распределения по толщине. Одним яз способов таких исследований является пряманенсе энергетического метода с использованием приборов на базе гравитационной энергий.

Одной из ошибочных общеизвестных оценок было мнение,что износ режущей кромка резца при резании поверхностного слоя отливок очень велик. На основания проведенных исследований можно сделать вывод, что здесь наибольшее алиянпэ оказывает плохая очистка отливки, а также дефекты поверхности и формы.

Недостаточно оценено влияние температурных режимов литья на вид поверхностного слоя, а также на образование дефектов поверхности, а в дальнейшем на эксплуагационныэ свойства поверхности.

Принимая во внимание технико-экономические прзчвшз трудно провести большой объем исследований а промышленности, т.к. во многих роботах указывается период оценки изменения технологии минимум пять лег. Поэтому целесообразно провеетя модельные исследования, имеющие целью проверку гипотезы использования части поверхностного слоя отливок для повышения эксплуатационных свойств.Проведены исследования на выбранных деталях машин - втул-

ках аз серого чугуна'для разносителей удобрений Н.015"Кос". Проведенные исследования показали увеличение износостойкости втулок произведенных по новой технологий в два раза.

Выводы и рекомендации

Анализируя результаты проведошшх исследований и эксплуатационных испытаний можно сделать следующие выводы:

Научные:

1.Решена комплексная научная проблема повышения качества поверхностного слоя и эксплуатационных свойств чугунных деталей с минимальндай зйтрётами на изготовление отливок и'их механическую обработку.

2.Впервые сформулировано и научно обосновано решение проблемы путем использования зоны повышенной тверд ости поверхностного слоя отливок.

3.Раскрыты основные закономерности формирования зон поверхностного слоя отливок в различных условиях. Установлено,что наибольшее влияние Оказывают толщина а форма сеченая стенки отливки, а также вид формовочной массы, определящие условия затвердевания а охлаждения отливки.

4 .У с та новлены особенности формирования эксплуатационных свойств деталей при использовании раелачных зон поверхностного слоя.отливок.

5.Исследованы основные закономерности обрабатываемости чугунных отливок ре занйвм.Разработана' методика расчета режимов резания для отливок, полученных в различных условиях.

6.Исследован механизм формирования поверхностного слоя о повышенными эксплуатационными характеристиками.

Практические:

I.Разработана методика всесторонних исследований, где важнейшим компонентой является образец в форме технологической "стака-иовой" пробы, связывающий технологию литья и механической обработки.

2.Опровергнуто мнение о существенном увеличении износа инструментов, режущих в границах поверхностного слоя отливок.Повышенный износ компенсируется уменьшением потерь материала,предназначенного для удаления за счет уменьшения припуска на обработку резанием.

3, Нредлояен и методически обоснован энергетический метод определенна обрабатываемости резанием поверхностного слоя отливок.

Рекомендации :

Для повыиения конкурентоспособности литейного приэподства необходимо уменьвать припуски на аехобработку до значений, которые позволяют применять часть поверхностного слоя отливки для повыяе-ния эксплуатационных спойств дпталвй.

Целесообразно произвести исследования поверхностного слоя отливок из других сплавов, а такао иных сортов чцгунов для определения возможности их аналогичного использования.

Основное содержания диссертации отрааено в 51 работе, в той числе:

1. К.Hess,SJanik. НовоцгаП czna oetoda doboru ochladzalntkou zeanetrznych. Biulatyn Technlczny "PosbI" nr.7/9.1974.

2. K.HlGczorouskl,S.Janik. Ksztaltouanle kot zebatych zelisnych г nykorzystaniei uarstuy uierzchnlej surowego odlewu. Ill Krajoea Konferencjn HT'.Kola zebate, Poznan, 1978.

3. S.3anik. Йр1уа ulatinogci loraofizycznych aater. foraîersklch na postac uarstuy «lorzchniej surouogo odlemi zaliunego г II 230. Cs.Sytsp.Hauk.THGiK Cnrzou 78nt.Mplyu techn.uytu. 1 prnc. techn.na Stan u.u.

4. K.Hieczorouskl, S.3anik. Zollune kola zcbate г zachoaanies czoSct warstuy ulcrzchnlej odlevu. Htedz.Konf, K-T "Techn. koizebatych ualcouych", Trzeu - Gdansk 1980.

5. SJanlk, k.HleczorouRki. Skrauante uarstus uiorzchnlsj Surouych odlewou Zellwnych. Ill Og.Konf. H-T Ир1уы techn. na Stan u.u. Osr.Bad. I Konsul t.. Corzo« t900.

6. S.3anlk, K.HiscznrowskI. TrualoSc ostrzy przy Skrauanlu uarstuy Hierzchnlef suruuych trudnoobrablalnych odlewou zoliirnych. II Konf. HT Hytu, oloB.aaszyn ze stopo« о snecj.wlasn. Rzeszoa 1980.

7. SJsnlk. Zaiany uybranych uskaznlkoa skraualnoscl «arstuy ulerzchnlej surouych odlcuou zellunych uykonar.ych о uybranych aasach foralersklch. Zeszyty Haukoua PP "Bechanlka" nr.25.1980.

B. S.Janfk. Konccpcjo ur2adzen eneraetyeznych do ocony skraualnoscl uarstuy ulerzchnlej odleuu zelluneßo. Prace baciaucze Koa. Techn. 8Й PAN Znszyt nr.2.1931.

9. S.3anlk. Hybrane ulasnosct uarsUy «ierzchniel odleuu zeliwnago. XIII Syap. Trlbologlczne. CznStochoua - PoraJ, urzeslen (984.

10. S.3anlk. Qcena uarstuy ulerzchniej odleuu zellunego uaspekcle zuzycla sciernego. Og. Konf. nt.Uplyu technologil na elan u.u. CQBIEN Curzou - Uhnteulnce 1983.

11. L.Hacia, $.3anlk. 0 razulazyuanlu zagadntenia FourI era u teorll przQuodnlctua cteplnoßo. III Qg. Saaln. Hauk. ZaStoßouanle »ateiatyki и budoule aaszyn. COBIKK, Corzou - Nltnica 86.

12. S.3anik. Hykorzystnnie ы1аЗс1чобс1 strefy pnejsciouej w adlaula zellunyi przy uytuarzanlu kol zebatych. Prace badaucze Koa. Techn. BN PAN Zoszyt nr.6. Poznan 1987.

13. SJanik. Zuzycie ¿cierne u zakresle uargtuy ulerzchnlej odleuu zeliwnsgo. XUI Jeslenna Szkala Tribologlczna. Sekcja Podstau Eksploatacji Koiltetu Budouy Maszyn P fl K. Pila - Tuczno 1988.

14. S.Janik, uuagi a krxvpniuclu i stygnieclu odleuou tochnologlczne] proby szklankouoj. IU 0g, Soalnarlua Jfaukove "Zastosovanle aatoaatyki u budowlo «лйгуп*. Corzou Vltnlca 89. COBIHN.

15. S.3anlk. Ocona zvzycla sclernego uarstuy vierzehnte) surouogo odleuu ioliunego z 2L200 u aspekcle wlapnoScl ekgploatacyjnycb 3BEM MKN - Corzou - I.ubnleulce. 1990.

16. С.Яник., К. Вечоровский, интенсивность съема металла при обработке в вибрирувцвй абразивной сродв при наловвнии электрического поли // Материалы международной наунно-техничесиой конференции "Автоматизации управления н контроля параметров процесса ВиО", Полтава, 1990.

17. С.Яник. интенсификации виброабразивной очистки отливок при налоаении электрического тока // Материалы иевдународной нацч-ыо-тохничисиой конференции "Автоматизация управления и контроля параметров процесса ВиО", Полтава, 1990.

18. С.Яник. Напряжения в поверхностном слое чугунной отливки // Материалы всесошзной научно-тохиичоской конференции "Остаточные напряжения - резерв прочности п мавииостроении", Ростов-на-Дону, 1991.

19. С.Яник, К Вечоровский. Применения процесса электрохимической обработки поверхности свободный абразивом // Материалы Государственного комитета РФ пп делам науки и высшей вколи,- Вопроси

вибрационной технологии: Кеиуз.сб.надч.тр,- Ростов н/Д, 1931.-С.23-28.

20. С.Яник. Интвпсивпост/, сгона материала при обработке поверхности свободный абразивом с примененном плияиия тока // Катерна-ли Государственного комитета РФ по долам науки и высмей мколм.-Вопросы вибрационной технологии: Ивавуз.сб.нацч.тр.- Ростов н/Д, 1991.- С.31-33.

21. С.Яник., К.Вечоровский. Некоторые вопросы использование поверхностного слоа необработанной отливки на серого чугуна // Тезисы докладов моядуиародной научно-технической конференции "Отдолоч-но-упрочнащая технология в мамкностроении", Иинск, 1994,- С.81-04.