автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.01, диссертация на тему:Повышение триботехнических характеристик поверхностей стальных деталей методом комбинированного воздействия антифрикционными и деформирующими инструментами при хонинговании

од

1 НАЩОИАЛЬНА АКАДКМ1Я НАУК УКРАШИ

ИСТИТУТ НАДТВЕРДИХ МАТЕР1АЛ1В 1м.В. М.БАКУПИ

' На правах рукопису

МАКСИМЕНКО Воиояимвр Опвксаядрович УДК 621.891:621.923.5

шдвидаш трйеотеипчних характеристик

ПОВЕРХОНЬ СТАПЕМ ДЕТАЛЕЙ ШОДИГКШ-Б1Н0БАН01 ДИ АНТИФРИМНШШГ ДЕвОРМУЮ-<ШЙ ШСТРУЖНТАОД ПРИ ХСН1Н1ТВАННТ

Спец(альн}сть 05.03Л1 - "Пронеси механ(чноТ 1

ф (зяко-техн)чтоТ обробкя, нерстати га {нсТрумеят"

Автореферат лисертацИ на зяобуття. яаукового ступяяя кандилата гохиИйих наук

Кя?п - 1994

Роботу ваконано (и.КиТв).

в 1нститут1 надтвердих матер1ая!в 1м.В.М.Бакуяя

Науковий кер1вш!к - доктор техн!чних наук, професор

ЧаповецькиЙ 1зраТпь Ханаяович 0ф!ц1йя1 опоаентя - доктор техн!чиих наук, професор Ряжов Епуард Вячеславович; - кандидат тахнИних наук, доцент Бабеако Олег ОлексШович

Пров1дна уотаяова - Науково-виробнячв об*еднання "Мотортехй(ка" (н.Кя!в)

Захист в(дбудеться "29" грудня 1994 р. о 1а» годин} на засЦтнн! спец1а>Мзоваио! вчено! ради Д 016.10.01 в 1нститут1 надтвердих матер(ая1в (м.В.М.Бакуля аа адресов: 254074, м.Ки!в, вул,Автозаводська, 2, конференц-зав.

3 дисвртац1ею можна ознайомитись в науково-техн!чн1й б|йв(отец! Гнотитуту,

Автореферат роз(оланий »24» листопада 1994 р.

Вченвй секретар спец!ал!эоваиоТ вчено! ради

ЗАШША ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуя^я>суь теми. За тепер¡шнього часу вуз га 7 сот я е найпоширен !шими вузлами машин та кехан}зм!в. У зв"язку з'тим,що !х робота суяроводжуеться зиощуваниям поверхонь, шо коптактуить, • вузли тертя е наймеши тривкими еяементами кояструкц1!.Найб1лыя доширеним ссолучениям матер}ал!в у п1дшиш:иках тертя'ковзання е (¡получения сталь - м"який антйфрякц1йниЯ матер (ал (бронза, латунь, бабб!т та }н,).

Можяиеост! цих антифрикцШних матер1ал1в по п(лвищенню наваа-тажень, то сприймаються, а такоя швиякостей ковзання в контакт!" вже вичерпано.

lopcTKf ражими роботи вузла тертя, що мае повергаю з такого" матер!аяу рк робочу потребують п!лвяшеяк,! розм)р!в повертонЬояв спояучаютьйя, I ускладяення систем змащування.

Створення пари тертя сталь-сталь за рахунокбГлга висотгоТ м1цност> сталево? поверхн! у пор!внчнн! 3 поветтаея!з м"якогв антифрикцШюго матер!алу лозюляе знатно гг)пвягттг'зносост!Й-к1сть, зробити прост(кою конструга(г) вузваг тертн, зментити Його матер}алоемн!сть I варт!сть. При нэому лсгаягаеться "эконом 1я де-ф1цигних f коштовних антифрикцШяих п(яштнгйков1пгсплав18 I зяи-женая витрат на ремонт за рахунок-п >яв(тетя ресурсу роботи вузла тертя.

Вперте 1дея про можлив(сть отворотя-п?зйгтганик) в ковзання сталь-сталь буга еисупута ! обгруитованаIHM HAH УкраГни к.т.н. A.I.Eoctekom. •

Проте реая)заи1я пари тертя сталъ-стага тэавлае трувнощ!в у зв"язку з тим.'що згазшН одно to^Rf-матер !аяи погано приробяю-ються. ' •

Запропоншана ;робота-спрямоваяа~на-розв-*язання ц!вТ проблеми Г тому в Актуальною.

Идтз ообоуи:- ПШйшеняя трибствхя!чних характеристик поверхонь сталевих деталей'ззграхуиок застосуваяня метолу анти?>рикц!йна-леформацМного хон(нГуванял (АДХ) до р(вня, яозволяючого виключЛ-ти антифрйкдШйГ елемеятя з1 сплав!в кольорових метал!в у кон-струкп{ях вузя?в тертя ковзання. . -

НаУкова новизна. I, Розробяено ноэий п1лх!я до створення зносост!йкоГ антийрикц1йно! поверхн! як по (Тармуваяня fT п!кро-npoftro з озяаченями геометричнями характеристиками i оптимальном к!льк!стю нанесеного на ловертню ачтяз-ртяШкото уаир!алу. Bnof-меио залечу визнзчення дик велячик, еитодяча з хаоактеристиг

8Их)Л!Юго м)кропроф!дю I режиьпв АДХ. Визначено оптимальну величину ступеня де<К>рмування М1кро-яроф(лю.

2. В результат! анал)тичного р)шення тепяово? задач} одержано заяега)сть, що лозвояяе прогнозувати температуру на поверхн! контакту антифрикц)йнйй брусок-деталь з врахуванням розм)р)в робочих поверхонь елемент)в а»тифрикц1йиого бруска, його складу ) режим)в

АИ. ,.

3. Встановлечо, що введения до окладу антифрикц)йиих бруск)в удьтрадиспероних алмаэ)в дозволяв змепшити косф1ц!ент тертя ! !н-тенсивн)сть зношуваная обробяеанх поверхонь аа 30-40?.

4. Завляки засгоеуванню метод !в математичного молелювання тех-нолог)чних процес¡в одержан! математичн) модея! залекпоотей трибо-техн)чних характеристик формования поверхонь, як) позволяють проводим оптим1зац1ю дроцесу АДХ.

Практична ц!кн)сть. I, В результат) провепених лосяшшя> . розроблено технолог)чний процес, що забезпечуе одертання ста лево! поверхн) тертя ковзання, шляхом управл!шш параметрами м!крогео-метр)! поверхн) за рахунок пластичного леформуваннй м)кронер)в-ностей з олночасним нанесенном на поверхшо амтифрищтйного мате-р}алу.

2. Розроблено конструкцию хонШгувально) головки з автономним розжимом антифрикцШних, I деформуючих ейемент)в для АДХ,

3. Запропонований процес ) Июгрумент дозволять п!двищити триботехнгчн) характеристики поверхонь сталевях деталей, а результат« провепених теоретичних ) експериментальних дося!джень лозво-ляють рекоменяувати зам)ну антифрикц!Йних сплав!в кольорових метал )в на сталь в парах тертя ковзання.

Особисткй внесок дртроа;

- Бстановлен! заяежност) геометричних характеристик ) парамет-р!в опорно? криво! м)коопг)ой[>) лю поверхн) в)л ступени П деЯормуван-дя в процес! АДХ') оптимальну з точки зору триботехн)чниу характеристик ступ) нь де<£ормування м)кропроф)лю;

- Запропоноваио метол визначення к)лькост) нанесеного, на поверхню антифр.икц)йного матер)алу при АДХ;

, - Одержана зале'яНсть максимально! температуря на поверхн) контакту антифрикц!йний брусок-деталь у випалку застоеування ан-тифришийних бруск)в а преривчастою робочою поверхнею втл ретим!в-Обробки I складу антитрикц¡йного бруска;

-Розроблено конструщ ¡ю уонтуяаяыюТ головки я автономним

[юз:«шом а::та| рикн (йних ) веформуючих еломеат 1в- для АДХ;

& - -

- Встанойлзн! законом (эчост! впливу теуно|?о'г!чяпх рстим!в i складу витйфрикцШного матер (алу, по застосовуються при АДХ, на триботехн'чп! характеристики ооообяспо? повертя!.

Результат;® досл!л»ень викорисгино в робот) по викяючепню бронэових втулок в дригун! I коробц! передач мотоиикяа "Дн!лро", що провалиться на Ки1вському мотоциклетному завод!.

Пропелен1 лосг!лження викокян! в IHM II ATT УкраТни в рамках теми 1.6.7.2402 зг!дно постанова ДКНТ Укра!яи в!д 5.04.92 р. * 12.

Достов!ря!сть наукових результат 1э п(лтверд,куегьол великим обсягом йксперименталъних лосл1лчень, проведених з використа'нням сучасяих методик I облалнання. Оскопи! положения ! висновкй'дк-сертацП опубя! ковано в паучн прес!.

-Ддробац!я роботи. Основа! полотеняя iricepTanfäfiföl" роботи ло-иов!даяися на м!жяаропа1й ковференцН по хон!н1уванйю (м.Детройт, 1994), ззс!данн! лаборатор|Г абразивно! обробкн' ЦДГ"ТраМорс!пь-госпмаш (м.Москва, 1934), техн!чн!Й рал! концерну и,Дэтортехн!ка" (м.Кя1в, 1994).

Публ!кацП. По тем! дисер?аи!Гавтором опубтНковаио 3 роботи ! одержано I авторське св!лоцтто'па винах1я. '

Структура ! o6c.gr роботи:-' Дйсартай 1Яяа робота скяаяаеться з вступу, шести розл!л!в, загат>ййх'вйсйовк!в, списка' я¡тератури f долатк!в. Материал викладио на"132 стор(нках матййяопйсного тексту; 'робота мПстить 4? малпнк!в, 27 табгтяць,' список Я!тератури з J06 джерел ! 5 додатк!в.<

ОСЯОШИй' З'ЛТСТ РОБОТИ '

У вступJ зазяачшН.лричини, до зуювшоп; актуальн!си> роботи, визяачаетеся-цШ'21осл!джёнь t obroBilf положения, що вико-сяться па захает.- "

У периону оозд!л!Дано огляд'(сяуючи* у те'црр!вм!й час aHTif-фрикцШнит ттер1ал1в1 у «о в Fx эастосуваняя. Всгянозяе ю, що в умовах роботи 'З великими:латомимя'яаванга^ечнями f пгаядкостями ковзання вони не затшргзаловольняють Ввшгам по забезпечеянп ресурса-машин t механ!ям!в,:Тх недостатка несуча зд!бя!сть приводить до пЮТидення р'озм!р!в вузя!в тестя i ускяадиенню систем зиэиувапня. Так! t.iarep !аяк, як э^ичавяо, зпстосовуяться у вягтг-л! окре.мих елекечт!в котетрукл! Т, то че"/ичуч« приводить до птрэ-тя точное?! ! жорсткост J вуз га. К?!м того, ц? яоптовп! Я до^'пкт-н! гагер!али.

Заотссуоанич явите*них тонотруяН^чку стаге"! в»» обо? r.^Tsjft"-

5

пари тертя ковзання дозвояяе вянористовуватя Гх висок) м)цностн1 характеристики.) значяо п)двищита' наванта¡гения, що припускаються у вузл! тертя.

Пор (вняльн1 )сдиги несучо! зл!бност) поворхнГз кетермооброб-лено! стал! 45, НВ153 1 бронзи БрЛЕ 9-=4, КВ140, що викоризтовуеть ся у тяжкокавактажених вузлах тертя, покаааги, що зд!бн(пть стал! в 3,4 рази вчща, н!;к бронзи.

Були проведен) пор!вняльн! триботехн!чн! (спити стал) 45 НВ153, бронзи БрАК Э-4 I бабб)ту Б83 на машин) тертя СГО з режимами: тиок зразка на контрт)во Т], = 26,6 ЯН на I мм довжини копте т!яа, швилк(сть ковзання I? = 0,68 м/с. Як контрт!ло був вякорис-таний д!ск з! стал)ШХ15 НКС,64. Встановлено, що )(1теисивн!сть зношування стал! нижчё, и)и у бронзи в 2,5-3,5 рази ! в 4-6 раз! •нижче, н(ж у бабб!та. Результати 1спит1В представлен! в' табя.1.

Тайлида I

Триботехн)чн) характеристики стал) 45 НВ153, бронзи БрАЖ 9-4 ! бабб!та Б83

Штер)ал Вид обробки | (НИМ) ! | £ яр 3 .Ю""9

БрАК 9-4 Розточка 10 90. 0,019 12,09

Б83 Розточка 10 Задир не 0,012 21,64

виникае _

Сталь 45 Алмаз не: хон!нгу- 20 18 0,099 4,49

вання

и 15 18 0,094 4,34 '

10 15 0,060 3,86

Пара тертя ковзання сталь-сталь не знайшла широкого розпов-сюджвная у звиязку з П низькою задирост!йк!стю I високнм коеф!-ц!ентом тертя. Ц! показники можна локращити за рахунок застосу-вання технологиях метод(в обробки поверхонь.

В данШ робот) розглядаютьоя мовливост) метода АДХ в цьому напрямку. Суть метода яолягае в пластичному дегЬормутанн! м!гоо-нер!вностей поверхн! до стану, близького по "р1внопагоЕоТ" шорст-коот! при одночасному нанесенн) на поверх!» пл!вки твердого зма-щувального покриття.

В результат! допередн!х !спит!в поверхонь, обооблених цим методом, буяи визначен) олтимальн! (нтервали варЧювачня рв¥им!в об-робки, застосування яких доэволяе п!двищити задирост!йк!сть по-верхн! ) знязити ковф!ц!ент тертя. На основ! вищевикладеного бук).

6

зроблено виеновок про иожлив1сть використашш пари тертя ковзан*-ня сталь-сталь t ефективн!сть лроцесу АДХ по гШвищенню трибо-техн?ч!щх характеристик поверхокь сталсвих деталей.

Врахозуючи, шо на тепер?тн!й час нема досл?лжень I науково обгрунтованих рекоменлацМ! щоло в?ивання AÍX для лосягнення ц)л?, поставлено! в лан(й робот), були сЛюрмульоная? наступи? задач? досл?джень:

1. Встановити залкшост? зм ?чоння геометричних параметрtв м}кропроф?лю в)д ступеня його деформування.

2. Встановити зале-кн1сть ступеня деформування в!д режим?в обробки.

3. Визначигя к!яьк1сть нанесенного на поверхнв твердого эма-иувального.матер }аяу (ТЗМ) як Функц!ю ступени пластичного дефор-муваяня } режим(в обробки.

4. Вивчити процееи, ао в1дбуваються при нанесенн) ТЗМ ка поверхню f Ix вплив па триб6техи!чн? характеристики поверхн).'

5. Визначити вплив складу ТЗМ, геометричних роэм'р?в робочоГ поверхн? антифрикцШних бруск!в f реж.им?в обробки на триботехя!ч-н? характеристики оброблено! поверхн!.

6. Вивчити моюшвост! застосування антпфрикц?йяих матер?ал!в, що м?стять в своему склад? уяьтрадясперся! алмази вябухового синтезу. ;

Розл?я 2 присвячеяо. розребц! 1нетрументу, оенэщуваиня J методики досл?джесь. При реал?зац?! tfpoiiecy ЛДХ в якост? дефор-муючих елемент?в використовувалися тверлосплави? накатники (ма-тер?ал BK60M¡ 90,5 НКА) з рал!усом робочо? поверхн? 8 ш. Досл1д-. жувалася ефективн1сгь антвфрииц)йних бруск?в з матер (алу КМ 1/2 M5-I9; НВЗО, що сер?йно випускаються досл?днш заводом ¡нституту ? скяадаються з антифрикц?йних матер?ал!в (м!яь, олово, граЖт, _ цинк) I -диох вид?в досл?диих бруск!в, по'складу ягах, кр(м згала-них. магер?ал?в було введено ультрадясперсн Í ал.иаэи вибухового синтезу: М5-20, НВЗО и N5-21; НВ90. Розроблено консгрука?» хон?нгу-ваяьноI головки, яка забезпечуе автономпи.1 розним двох груп колодок, що захищеяа авторським св?доцтвом (а.с. I2I9328). Розроблено методику визначення максимально! температуря на поверхн? контакту . антифрикцШний брусок-дсталь ( сил при об^обп?.

Ефективн1сть застосування чвтолу АИ оц)шевагзся иляхоу !спи-т!в оброблених поверхонь на адми? т<?ртг С/ГГ-1. Як коитер1т Сум втито залярост!йк1сть, коеФ?ц1снт теттп и^ля сбосСкг I ¡ятен-сивн!сть зногауванип псрса зсн1. 3 розл'л' 2 г.и-га.т-'чо чтгжу т*-.-начеят цях харпктег-.ястпк.

Загальна методика досл!джеяь була насыпною: - В результат! попередн!х icnHT!в було з"ясовано, що на трибо-техн!чн! характеристики поверхн! впливають параметра м!крогео-метрИ поверхн!, що формуеться, к1льк!сть нанесеного на поверх-шо твердого змащувальчого матер!алу, його склад, а такочс сили 1 тепловий режим при обробцК У зв"язку з цим було розроблено комп-лексну програму теоретичних I ексдериментальнях досл!джень про-цеоу. Задач! вязначения залежяосгей геомётричних характеристик м!кропроф1ля в процес! його пейюрмування f визпачення максимально! температуря на поверхнf контакту анти<Трикц!йний брусок-леталь вир!шувалися теоретично. Одержан! залежноет! иерев!рялиоя експе-риментально, Параметри шорсткостей поверхн! вим!рюзаяися за допо-могою'проф!лографа-проф!иометра мод.ИОЗП, що дозволяс визнача-ти величина в!дноспо! onopaoî доввдци м!кропроф!ля при десяти значениях величии вгдносного збяиженяя.

Програмие забезпечення, що використовувалось ! одержан! тео-ретичним шляхом зялеадо.ст! параметр!в опорно! криво! f маслоем-кост! поверхн! позволили визначати к(льк!сть нанес$8э на поверх-ню антифрикц!йного матер !апу.

Максимальн! температури на поверхн! контакту виэначаяись як сума усереднено! цоверхнево! температури f температури спалаху.що визначалась по теоретично одержаш'й залекност!. Усереянена поверх-нева температура прв проведена! ексдер[мент!в визначалась по значениям температур на леякому в!ддалеин1 в!д поверхн! методом штучно! термопари з екстраполяц!еа Ix fia поверхню обробки за методом найменших квадрат!в.

Задояки одерканню за допомогою проведених теоретичних досл!л-кень можливост! контролювати во! незале»н1 фактори процесу АДХ, що впливають на триботехн!чн! характеристики оброблювано! поверх-н1, з за лучениям reopii планування експерименту було одержано математичн! модел! процесу. - •

Особливост! формування структур« i х!м!чиого складу поверхеяь при АДХ вивчапися з.вйкористашшм сучасного облалнашш електронио-го м!кроскопу "Самîcuh'WV" f м!кроана;пзатора поверхн! IAS -3000.

В роэд!л! 9 приведено анал!т?чний розрахунок геометричних характеристик i маслоешост! сталево! поверх«i при И дефоркуваннf в метах висоти м!кронер'[вностей в процес! дег(юрмаци"июго-хон fwry-ванпя.

В рорультат! пропедеяих експерикепталышх досяшкомь повер-xohl, що зазнаваяи яеАормацШкл'о хон шгуванпл, було нияилено,

3

що при деформуванн! м)кропро(М*го з коеф!ц!ентом деформац!! #«0,5 де$ормування м!кропроф!лю на piwi i Р^ us в1дбуваегься (К" Штп-ЯпмУЯтвх, ~ яайб1лыиа величина м!ттюиео1впостей про-ф!ля nfcnH деформування, Ра,г - в1лстань tj 1д вершин м1кровиступ1в до р¡вня, де в!лносна опорна дошина проф)лго iP = 0,5).

Засновуючись на цьому, анал!тичним шляхом бу'ло встановлено закономfpноетf зм!ни параметр!в опорно! криво! поверхн! в проце-' с} деформування при И< 0,5. Було виявлено, шо в ньому випалку не можна застосовувати модель пеформуваняя огшняч'но! м)кронер !в-ност!, представлено! у вигляд) якого-небупь т!ла, абсолютно коротким штампом f застосовувати загаяьязвживан! допущения.

3"ясувалося^, ио при деформац!йному хон(нгушнн! в!дбуваеться деформування м!кропроф!лю, згладжування бокових ctopîh шорсткос-тей ( усунеяня деяко! к1аъкост{ материалу» що знаходиться вкще р!вня Pi " X

Завдяки введению емпip(чного коеф!ц!снту с( , шо в!дображуе зм!ну об"ему матер¡алу в шорсткому шар!, одертан! зале*шост! параметр !в опорно! криво! поверхн! пгсля деформування в)д коеф!ц)еята леформац!!: .

ï-HuMw-tj/HV, . ■.

де /; J; - параметра опорно! криво! поверхн! до де-

формування; /' ;$'t', Ф параметра опорно! криво! поверх»! nfc-ля деформування; в!дносне зблйженне для вих!дноТ поверхн!,

при якому ¿¿,=.0,5.

Б результат! експериментально! перев!рки було п!дтверл*ено алекватнЮть вищеозначенях зале.тностей процесам, що проходить при де$ормац!йному хон!нгуванн!. Похибки не йеревищен! : для S - ?.<У&, для 10*, для // - 19%, для >V - 1056.

Вякористовувашш ганих rai раз îb для параметров опорно! криво! дало змогу одержати запета!сть масловмност! де*ормовано! поверхн!:

ЛИ'-Л (о DR -.MjMzMssd +

УЫ-МЪ-ККю* (г9Ч)(/~*К) iiTw . (Л-

де Ae - контурна площа, для яко! рагустьсе «молсс^ч'сть.

-Ця залетн!еть викорястовувзяася дяч »■«чв'юнчя об"<:гrj «з^тено-го на потерхня анп'Фрикц^нотп г.-ятепгчгу* п-ч» AI'X:

яе yf/"- маслов'/н)п7ь no^eoraf п'л.-ч Ш, г.о гй:"«-петься wijojww

g

з ларамегр!в м!крогеометр1!, одержаних для оброблено! поверхн'! з врахуваннш-шару антифрикцШпого матер!алу.

Було проведено лослт'дження залежност! зносост!йкост! повеох-н! в!д ступеня деформування м!кропроф1ль. Встановлено, що з п!д-вищенням коеф!ц!ента деформацН !нтенсивн!сть зиощування падав, а при лосягненн! величини К> 0,4 починас п¡двищуватися. Зона м!н!мальних значекь (итенсивност! зношуванн« знахолиться в облает! 0,3 < К < 0,45. Шдвишення ¡нтенсивност! знощування при п^вищенн! А^>0,45 е наследном зниження маслоемност! поверхн!.

3 мегов олержання можливоот! управлШня коеф!ц!ентом деформа-ц!Т, а через нього триботоатними характеристиками поверхн!, що обробляеться, були проведен! лослшження впливу реятпв обробки на величину К . Задача вир!шувалася з заяученням теорп плануван-ня експерименту.

Вивчався бплйв чотирьох технолог!чних Фактор!в часу обробки швидкоот! обертального ( ) I зворотпо-поступального

( ) руху хон!нгувально! головки ! тиоку в контакт! накатник-деталь (/I), кожний.з яких вар!ювавоя на трьох р!вНях. В результат! реал!зац!1 есперимента було одержано шформативну математич-ну модель, що адекватно описуе процес деформацг! мгкропроф!ля поверхн! стал! 45 НВ153: '

К = 0,002755 + 0,0003627 1* - 2,19 2*, - 31,23 № + + 2,1975 Риг - 0,042603 I + 1^2535 ф + 12,598 Л« -- 0.4015& - 0,024331+ 0,002б£г%. - 0,00491 ¿£ + (4) + 4,73 Ж* - Г,5 - 1,4 ¡УиРн .

Таким.чином, в цьому розд!л! були олержан! вс! необх!дн! залежност!, що дозволяють визначити коефадент де$ормац!1 м!кропро-ф!ля, геометричн! характеристики м!кропроф!ля ! його масяо®мд1сть виходячи з геометричних характеристик вих!лного м!кропроф!ля ! режим!в обробки.

В оозд!л! 4 приведено аналгтичний роврахунок температурного поля детая! при провепенн! АДХ. Розглядаиася обробка втулки за йопомогою антифрякц^йних бруск!в, коышй з яких мае переривчасту робсчу иоиерхню, до скяалаеться з П елемеат!в розм!рами ( о1 - розм!р елемента у напрямку руху, $ - розмгр у напрямку,перпендикулярному напрякку руху).

При оозрахунку викориотовувався метод попрел тепла. Схема обробкп зображеиа на рис. Г.

Рис.1, Схема обробки антисЬрикцШними брусками з переривчастов робочою поверхнеп

Виргшувалась двум!рна нестацгонарна задача по виз(иче(ыю пер!одичного температурного поля втулки в!д олном!рного джерела, яке описуеться р!внялням теплопров^иость'

9т/ эг = дгТ/ду1+ г? ЭТ/ду.

В результат! розрахунк!в були одержан! вирази для температуря в Судь-як!й точа! втулки ! на поверхн! обробки:

-¿аЬРы

ьТ(х«\оЛ)-%г1ег{\/1<(пч) - ее/ЯТ ],

^у/тгш? ' Л ' ^-дапг. т- ца^э '

У = - щтлыПсть теплового потоку на поверхн! втулки; А/ -

коеф!ц!епт розд!лу теплових поток!в; Л, ,а1 - Роеф1ц!е11Т тепло-лровЬшоет! I гешоратуиопров!д1юст! материалу втулки; - лло-ща оброблювано! поверхн!; - час, то проймой з початку обробкн; оС - коьЗ,1ц¡сиг теиловтялач! зовп1шньо! пов.орун! втулки в пои!тцл;

% - число антифрикцШних елемент)в в ус)х брусках хон)нгувалбгт?! головки; .

Також анал1тичним шляхом була розрахована температура спала-ху на поверхнI контакту антифрикц)йний бруюк-деталь: ТЬ* = 1,707 Л, у/а, \/ЩГ)

Таким чином було одержано можлив!сть визначати температуру в будь-як)й точц) оброблювано! летал!. " 1

При експерадентальчому досл)лкенн) теплового поля застосову-валися штучн! термопари, як) встаиовлювались на р)зних я!пстанях в)д поверхн) обробки. Олерадя) дан) екстраполювалися за методом Найменши^свалратгв на ловерхню обробки, ) були одержан) усереднв-н! температура на поверхн) контакту з застосуванпям аитифрикц)й-них бруск)в з переривчастою 1 суц)льною робочою поверхнею.

Екслеряме.чгальн) дан) -в)др¡зняляся в)д розрахованих по тео-ретичшш залекностям не б!льш н)ж на 16$. Визначено, що застосу-вання антифрикцШних бруск)в з переривчастою робочою поверхнею дозволяв значяо знизити температуру на поверхн) контакту, антя-фрягаШний брусок-деталь по зр)внянюо з температурою при засто-оуванн! бруск)в !з суц!льною робою поверхнею, що луже вежливо для збереження антифрикц)йнях властивостей матер)ал1в.

В оозд!л! 5 проведено досл!д*ення впливу параметр!в проце-'су АДХ на триботехн)ча1 характеристики оброблених поверхонь для зразк)в !з нетермооброблено! стал) 45 НВ153 ! п)оля терм!чно1 обробкя до «40 ШС,.

Досл!дяено вплив 7 фактор)в: максимально! висотя вих(дного Проф1лю ( йта* ), тиску в контакт! накатник-деталь (Рн ),типу аатифрякц)йних Сруск!в , тяску в контакт! антифрикц)йняй брусок-деталь швидкост! обертального эворотно-поступального руху хон!н-1увально! головки ) часу обробки на вих)дн) параметра процесу ) трйботехн)чн! характеристики ловерха).

Доел)днувалась ефективн)стъ застосуваиня антифрикц!йних бруск)в, як! м1стять в своему склал! ультралисперсн) алмази вибу-хового синтезу. План експерименту передбачав Л0сп)дж9ння наступних вих!диях параметр)в процесу АДХ ! триботехн)чних характеристик поверхн!: окруяна еккадова сили обробки ( Рг ), максимальна температура на поверхн) контакту ( Тта% ), к)льк)сть нанесепого на поверхню антифрикц(йпого матер)ялу ( Ут ), залироот)йк)сть(Ь} ), ксеф)ц)внт тертя п)сля приробки <—), та ([¡тежлдапсть эно-Еувапнл поверхн! ( 3 ).

П!сля статистично! обробки результатов експеримента були ¿держан! !нформативн! математичн! модел!, як! адеклатно описують кожея з яараметр!в, що коятролюеться I лозволяють проводити опти-м!зац!ю процесу.

Виявилось, що трибогех!Нчи! характеристики в ц!лому залегать в!д висоти бих!дного м!кропроф!лю, коеф!ц!енту його деформац!?, к!лькост! нннесеного на поверхню антифрикцШного матер талу ! його окладу. На як)стъ локриття негативно влливяс п1дп*щенля макси -• мальпоТ температуря на поверхн! контакту антифрикц!йний брусок-деталь б!льш н!ж 130?

3 метою якнайповн!шого заповнеяяя антифрикц!йяим матер¡алом, зниження температуря в зон! обробки ! досл!лження можяивостей ан-тифрикц!йяих бруск!в з переривчастою робочою поверхнею був проведений однофакторний експеримент. Умови проведения 1 результата !спиг!в представлен! в табл.2.

Таблиц» 2

Коеф¡ц!ент'заловнеяня м!кропроф!лю ТЗМ максимальна

температура на поверхн! контакту аптиФоикпШний брусок-деталь ! триботехн!чн1 характеристики поверхн]' л!сля ДОХ, при оо'робц! брусками М5-21 з переривчастою робочою поверхнею (розм!р ялемент!в 8x8 мм). Вих!дна шорстк!сть поверх«! = 12 мкм. Режими обробки Рн = 0,11 Н/мм; 0,33 м/с; #„ = 0,33 м/с; ^ = 60 с (Л' = 0,2165)'. •

$ опи-т!в Твердость эразну Ро1 (МЛо) 1*14 V 3- ю-9

I НВ153 7,97 67,5 0,721 48,3 0,045 2,264

2 10,62 79,7 0,746 59,0 0,040 2,060

3 . 1» 13,28 93,5 0,783 69,7 0,036 1,851

4 «1 15,94 105,4 0,824 75,0 0,029 1,683

5 П 18,59 118,3 0,924 79,3 0,027 1,658

6 4ШРСэ 7,97 67,6 0,672 30,3 0,072 1,708

7 «1 10,62 85,9 0,747 37,7 0,065 1,554

8 п 13,28 97,3 0,765 44,3 0,058 Г,499

9 и 15,94 100,6 0,785 44,0 0,056 1,439

вю п 18,59 114,5 0,793 47.3 0,053 1,419

Вотановлено, що застосування бруок!в з псривчастою поверхнею дозволяв змачно зчизнти температуру в зон! обробки ! п!лвииити т1юк в контакт! ачтифрикцШяий брусок-деталь. Це сприяе максимэп/»

13

ному задовненню м!кропроф!лю матер!алом мастпла, що п(двииуе о^ектпвгПсть процесу.

В розд6 приведен) результати досл!д'*ення особливостей формування топограф!! ! х!м!чного складу поверхневого шару, який формуеться при ДДХ. Топограф!чний апал!з показуе, що формування поверхн! пов"язано з пластичням леформуванням шорсткого тару ! фр псцийним нанесенном твердого мастила. Закр ¡плеяня ТЗМ на поверх^ в!дбуваеться як за рахунок механ!чного укор!нювання в по-верхню в процес! деформування м!кровиступ!в накатниками, так I за рахунок його защ!мления'у впадинах м!кронер!вностей,

Анал!з х!м Иного складу поверхневого шару показав, то пя!в~ ка ТЗМ, що формуеться, за сво!м х!м!чним складом в !лпов!дае складу використованого антифрикц!йного бруска. Але при п!двшценн! максимально? температуря на по верхи! контакту антифрякцЩшй брусон^-деталь при обробц! в!дбуваеться процес окисления метал!ч-аих скяадових ТЗМ, шо зниясуе ях!сгь покриття.

В результат! дослщжень ! лунок зносу, одеряаних при !спитах на машин! тертя, визяачено, що в пер!од приробки в!пбувабться перерозпод!л антифрикц(Иного матер!алу. Перем!щуючясь з впадин м!кронер!вностей в м!сцв фактичного контакту зразка з контрт(лом, в!н формуе пл!вку твердого змащуваючого покриття, яка зазнае навантаження. В результат! в!дбуваеться зниження коеф1ц!енту тертя ! !нтенсивност! зношування поверхн!,

В зв"йзку з тим, що запаси 13М на поверхн! обметан!, з часом пл!вка перестав бути суц!льною, аде одержана металева поверх-ня виявляеться праробленою. При цьому И триботехя1чн! властевпст! в пор(вняян) з поверхнею, яка дриооблювалася без 73М, значно . п1двииубться.

ВИСГОВКИ

1. Розроблений. метод ачтифрикц1йно-деформац!йно! обробки поверхонь сталевих деталей е ефективним методом п!двииения !х триботехн!чних характеристик 1 може шсиватися з метою виключення саец!альних деталей з антифрикц(йних матер1ал1в в вузяах гертя машин та механизм!в.

2, Метод АДХ дозволяе поеднати в олн!й оаерац!! процеси ке-рування м!крогеометр1ею обробляемо1 поверхн! I Формування на н!й пл!вки твордого змащуваючого покриття.

3. Застосування методу дозволяв п!двищити задирост!йк!сть сталево! поверхн! в 4-5 раз!з, знизити коеф!ц!ент тертя в 2,5-3 рази t змоишити !нтепсивн!оть знсшування в 2-2,5 рази.

4. Знатно локращання триботехя!чних характеристик поверхн! доспгаеться за рахунок приближения вих!дко! шорсткостI до "р!вдо-вагово!" в процес! деформування м!кропроф!ля поверхн! деформую-чими елементама ! за рахунок введения в зону тертя третього т!ла, що значно п!двииуе Фактичну площу контакту в пер!од приробки й виклйчае мояшив^ть появя виоокого локального тиску та температуря в процес! робота пари тертя,

5. Триботэхн!чн! характеристики одержано Г поверхн! залетать в!д велячини вих^ноТ шорсткост! поверхн!, геометричних характеристик м!коопроф!лю, який одержано в результат! його деформуван-ня, к!лькост} нанесеного на поверхню твердого змащуючого матер 1а-лу, його складу i температурного режиму в зон! обробки.

G. Коеф!ц)ент деформадИ м!нропроф!лх> залетать. в!д режим!в ДЦХ ! зумовлюз опорну криву оброблено! поверхн!. його оптимальн! з точки зору триботехн!чних характеристик значения знаходиться в (нтервал! 0,2 < К < 0,4.

7. Шпвищення максимально! температуря на поверхн! контакту антифрикц!йний брусок-деталь б!льш н!ж 130° при АДХ призводить до актив!зац!1 процео!в окиолення металевих складових твердого змащуваючого матер !алу, що знижуе триботехн1чн! характеристики одержаноI поверхн!.

8. Введения до складу антифрикц!йних бруск!в уяьтрадисперснвх алиаз!в дозволяв знизити коеф!ц!ент тертя при обробц!, зменшити температуру в зон! обробки., що разом антифрикц!йною д!ею частинок алмаз!в п!двищуе ефективн!сть процесу ДДХ.

9. Застосування антифрикц!йних бруск!в з переривчастою робо-чою поверхнею дозволяв п!двищити ступ!нь заповненнл м!кропроф!лю поверхн! аитифрикц!йним матер!алом ! знизити температуру на поверхн! контакту антифрикцШний брусок-деталь.

10, Одержан! математкчкГ ко по л i процесу АДК ! аалежност! триботехн!чни:( характеристик дозволяють прово.пити оптим!зац!ю процесу ! проводити роботу по виключенню втулок I вкладиш!в з антифрикц!йних матер!ал!в рля конкретних випапк!в застосування. При цьому необх!дно на основ! вивчеиня умов роботи конкретно! -пари тертя визначити для не! найкраще сполучення триботехн!чних характеристик. .

II. Промислова апробац!я процесу АДХ виконана на лета лях лвигуна (шатун ! коромксло газорозподтлюючого механ!зму) I коробки передач (шестерня 4 передач? КП) мотоциклу "Дн!про" КиТв-ського мотоциклетного заводу. Детая! обэоблен! метолом АДХ ! встаиовлен! на вироб без бронозових втулок, що передбачаються конструкц!ею. Зак!нчено отвалов! ¡спити шатун!в в обсягу 150 годин.Задир!в в пар! тертя верхня головка шатуну, оброблена мето-' ром АДХ - поршневий палець, не виявлецо, зное в слочуц1 не пе-реб1льшуе зносу при встановленн! бронзово! втулки. Зак!нчено отенлов) !спити коромисел газорозпол)люючого механ!зму в обсягу 100 годин. Задир1в в пар! тертя втулка коромисла, обробена методом' ДШС - вал не виявлено. Зное в cnonynf в!лсутн!й. На це£ час виконувться холов! !спити деталей.

За га ль н! результата опубл! кован! в ол!лугочих роботах: ' I. !\4аксименко В.А., Чеповецкий И.Х. ЗалиростоДкость стальных поверхностей, обработанных методом антифрикционно-деформа-ционного хонингования. // Сверхтвердые материалы. - 1993. - if 2,-с. 59-62.

2. Чеповецкий И.Х., Максименко В.А. Триботехнические характеристики стальных деталей, после антифринционно-леЯормационно-го хонингования. // Сверхтвердые материалы. - 1994. - * I. -С. 57-61.

S.Chepovetsky I.Kh., Maksimenko V.A. New combined honing excludes nonferrous tearinga from tribocouplea. - International Honing Clinic, Hovi (Detroit), Kichigan, USA, April, 1994.

4. A.c. Л I2I9328 (СССР). Хонинговальная голова /Чеповецкий И.Х., Ющенко С.А., Максименко В.А.

Аннотация

■ Максименко В.А. Повышение триботегнических характеристик поверхностей стальных деталей метопом комбинированного воздействия антифрикционными и лейормярующими инструментами при хонингояании.-Автореферат лис. ... канд.техн.наук по специальности 05.C3.0I -"Процессы механической и физико-технической обработки, отанчи и инструмент". Институт сверхтвердых материалов HAH Укоаккн.Кпрв, 1994.

В диссертационной работе решается задача согг-ття пар трячвя скольжения сталь-сткгь с цогью исключения а^т^ргтан-онш;" рлс-»ентов из спгавоп нпртикх :ста?ж>я в узлах троит ".т л г ч

механизмов.

Автор (защищает предложенный им для решения этой- задачи процесс антифрикциоино-деформационного хонингования (АДХ) поверхностей стальных деталей, результаты исследования его эффективности и инструмент для реализации. В работе определены закономерности процессов формирования триботехнических характеристик поверхности в зависимости от состава применяемого антифрикционного бруска, режимов обработки, параметров шероховатости поверхности, полученной на предыдущей операции, силового и теплового режимов обработки, позволяющие производить оптимизацию процесса АД. Определены пути повышения эффективности метода за счет применения антифрикционных брусков с прерывистой рабочей поверхностью и антифрикционных брусков, имеющих в своем составе ультрадисперсные алмазы взрывного синтеза.

Aba tract.

Iiaksimcnko У.A. Improvement of tribotechnical characteristics of Hteel part surfaces through the combined action of antifriction ;-nd ilefori.iinr; tools in honing. Abstract of the theses of c:nd. sc. eno in the speciality 05.03.01. -Ргоеезсез of ncchanioal and physico-technical machining, machines and tools. Institute for Superhard Materials of the HAS of Ukraine, Kiev, 1994.

A problem is solved in the development of steel-steel sliding friction couplc to exclude nonferrous antifriction elements from friction units in machines and mechanisms.

The ргосеаз of antifriction-deformation honing (ADH) of steel part surfaces put forward by the author is defended together with the results of 3tudy of the process efficiency and tools for the process implementation. The work offers the laws of processes of the formation of surface tribotechnical cha-■ racteristics according to the composition of an antifriction stick used, machinin;; conditions, nurfnoo rounhneas parameters inherited from the previous operation, foice end heat conditions of r'acliininn v.hich'allow the ЛШ process optimisation. Determined are the paths of the !..ethod efficiency improvement.

Г7

due to the application of entifriction sticks having discontinuous working surfaces and antifriction sticks containing ul-tradlsperse explosive synthetic diomond particles.

Клвчов! слова: задир<>ст1йк1сть, коеф1ц1ент тертя, tнтенсиан!сть

Щдписано до дртау р. Фогмаг бОхЭОДб, Hanii . ___________

Друк офсетний. Умовн. дрта. арк. /.,0. Удава. фарсЗ.-вадтиок ?.,0. Сол1к.-вндавшп. арх. Тираж 100. Заказ

1встотут вадтвврцвх матер!алiB Ы. В.М.Бакулп Ш Укра^ни 264074 Мв-?4, aji. Автозаводом», 2

Уотапршгг СИ HAH Txpe&ws