автореферат диссертации по обработке конструкционных материалов в машиностроении, 05.03.05, диссертация на тему:Замещение поверхностных шарiв инструмента и важконавантажених деталей електроерозiйним легуванням з наступною пластичною деформацiею

РГ6 од

•і'іР /СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ ДВРШШЯ УНІВЕРСИТЕТ

На правах рукопису ТАРЕЛЬНИК ВЯЧЕСЛАВ Б0Р1С ОШЧ

-4

ЗМІЦНЕННЯ ПОВЕРХНЕВИХ ШАРІВ ІШЗРУМЕНТА ТА ВАШОНАВАНТАМНЙХ ДЕТАЛЕЙ ЕЛЕКТРОЕРОЗІЙШЙ ЛЕГУВАННЯМ З НАСТУПНОЮ ПЛАСТИЧНОЮ ДЕФОРМАЦІЄЮ

05.03.05 - Процеси та машини обробки тиском

G5.03.0X - Процзса механічної та . фізико-'гехиічної об-

рсйки, станки й ін-

■ ' огрумеїіти

АВТОРЕФЕРАТ

Дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук .

Луганськ, 1994

Робота виконана в Східноукраїнському дериавноцу університеті на кафедрі "Машини та технологія обробки металів тиском".

Науковий керівник - доктор технічних наук,

* професор ЛЕЩЩШШЯ В.М.

Офіційні опоненти - доктор технічних наук,

професор ЗАРУБІДШЙ Б.У.

■ - кандидат технічних наук

ЧЕРЕДШЧЕНКО СЛ.

Провідне підприємство - Луганський проектно-технічний

інститут машинобудування

на засіданні спеціалізованої ради в Східноукраїнському державному університеті за адресов: 348034, м.Луганськ, квартал Нолодіе-ний, 20а. Довідки по телефону: 0642 45-67-88.

Спеціалізована рада К 068.44.02.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Східяоукра-

Захист відбудеться

^2^^,1934 р. в .годин

Інського державного універсиїету.

Автореферат розіслано

р.

Вчений секретар

спеціалізованої ради, ^(і0 '

кандидат технічних наук Л.А. РЯБІЧЕВА

з

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРНО ТИКА РОБОТИ

• Сучасна зміцнююча технологія має в своєму ' розпорядженні численні методи покращання структури та властивостей поверхневого шару, кожен із яких має свої оптимальні галузі застосування, достоїнства та недоліки. Значний інтерес для практики мас метод електроерозійного легування /ЕЕЛ/, який знаходить усе більше застосування в промисловості. Він використовується для підвищення зносостійкості та твердості поверхні деталей машин, у тоь?у числі для роботи в умовах підвищених температур, яаростійкості та корозійної стійкості поверхні, довговічності металорщучого та пташо-вого інструмента, відновлення зношених поверхонь деталей машин при ремонті та ін. Поряд з тим, що ЕЕЛ позитивно впливав на зносостійкість поверхневого шару, істотно підвищує стійкість рінучого та пташового інструмента, його недоліки нерідко обмежують застосування даної технології для широкого кола деталей масии. До таких вид-

■ носяться: погіршення чистоти поверхні виробів, оброблених ЕЕЛ; нерівномірність поверхневого зміцнювання; негативний вплив ерозійного розряду на утомленість властивостей виробів, наявність у ряді випадків у загартованих виробах підпарку з пониеєнов твердістю та .інші. '

■ . З іншого боку, надто ефективною технологіеп поверхневого зміщування е поверхнева пластична деформація /ШІД/, яка значно -усував зазначені вище недолікі ЕЕЯ зміцнювання.

Через це дана робота присвячена досліженнн можливості састо-сувангч комплексної технології зміцнення ЕЕЛ та ППД поверхневих шарів ваяконавантаз:енііх деталей та інструмента.

НетрП-робати е визначення основних закономірностей між якістю, г працоздатніств виробів і тохнологічнишї параметрами ЕЕЛ і ППД, розробка технології ЕЕЛ і ППД шрокого асортименту інструментів і деталей машин та наступно її застосування в різних галузях народного господарства. , •_

• “• Установлені особливості, надшвидкісних процесів формуваїтя структури поверхневого вару при ЕЕЛ на установках середньої потужності електроерозійного розряду в залежності від матеріалу електрода та оточувчого середовища і закономірності зміни параметрів структури та властивостей поверхневого иару в залежності від потужності! та тривалості розряду.

2. Теоретично обгрунтована, експериментально доведзна т£. кількісно оцінена роль поверхневої пластичної деформації в покращанні

експлуатаційних властивостей електроерозійнолегованого поверхневого шару важкокзвантажених деталей. '

3. Знайдено оптимальне сполучання технологічних параметрів комплексної обробки ЕЕЛ і Ш1Д на основі використання зниження опору деформації мякого підшарку внаслідок ЕЕЛ та наступного ефективного зміцнювання цього піджарку ПІІД. '

Основні наукові положення, які захищаються в роботі.

1. Вплив комбінованих методів діяння ЕЕЛ і ПІІД на структуру та властивості поверхневого шару за рахунок ефективного зміцнення мякого підшарку при поверхневій пластичній деформації.

2. На основі аналізу напружено-деформованого стану при ЛПД поверхневого шару зі складною структурою, яка утворюється при ЕЕЛ,

розроблена методика визначення основних характеристик структури та властивостей зміцненого шару в залежності від технологічних параметрів обох етапів технології.

Також одержані і захищаються такі

І. Закономірності структуроутворення поверхневого шару в залежності від потужності розряду та характеру легування поверхневого шару при ЕЕЛ.

2. Експериментально виявлені резерви зміцнювання мякого підшарку й теоретично обгрунтовані раціональні режими поверхневої пластичної Деформації останнього.

3. Технологічні режими комбінованої обробки ЕЕЛ і ІШД поверхневих шарів інструмента й важконазантажених деталей колінчастих валів, серги кошресора та ін. ■

У даній роботі запропоноване комплексне вирішення проблеми півшцення зносостійкості поверхневих деталей машин та інструмента, збереження ними тривкісних властивостей при тривалій експлуатації за рахунок оптимального сполучення технології електроерозійного легування й поверхневої пластичної деформації.

Розроблена гама технологічних процесів для підвищення стій -кості деталей штампового й металоріжучого інструмента, колінчастих валів, осей та інших, які впроваджені в промисловості /НВО імені ■ М.В.Фрунзе м.Суми, ЦН10 ПиРНО-4 м.Нижньовартівськ, ЦБК м.Котлас,

НВО "Сибнефтегазпроммая” м.Тюмень-- та ін/.

• Результати проведеної роботи доповідались і 'хвалені на республіканській міжвузівській конференції "Автомати -

зация технологічної підготовки виробництва в машинобудуванні й приладобудуванні" /м.Ворошиловград, 1989 р./; на УШ Всесоюзній на-уново-твхнічній конференції "Створення компресорних машин та установок, забезпечуючих інтенсивний розвиток галузей паливно-енергетичного кодаленсу"/м,Суми, 1989 р./; на Ш Всесоюзній науково-технічній конференції "Проблеми розвитку локомотивобудування"/ м.Луганськ, 1990 р./; ьа республиканськоцу семінарі "Физика та механіка пластичних деформацій порошкових матеріалів"/ м.Луганськ,

Х99І р./; на науково-технічній раді ШДУ компресормаш /м.Суми, 1989-1993 p.p./.

Публікації. Основний зміст дисертації опубліковано в семи статтях, одному авторському свідоцтві, одна стаття прийнята до ДРУку.

Робота складається зі вступу, пяти глав, висновків, списку літератури й додатка.

Дисертація нароховуе сторінок машинописного тексту,

в тому числі 14 таблиць, 61 малюнок. Бібліографія включав 115 найменувань.

ЗМІСТ РОБОТИ

Вступ містить обгрунтування актуальності теми, у ньому сформульовані мета і завдання дослідження.

У першій главі зроблений літературний огляд, якій характери- -зує сучасний стан досліджуваних питань. Приводяться результати експериментальних і теоретичних робіт по вивченню суті процесу ЕЕЛ,1 його достоїнств і недоліків. Розглянуті питання формування •

зтруктури поверхневого шару в залежності від матеріалу електродів, гередовища, режимів легування. Показано позитивний вплив ПЯД на зтруктуру і властивості виробів. Обкатка кулькою /ОН/ або алмазне вигладжування /АЗ/ поверхонь дозволяв покращити чистоту поверхні, зняти залишкові розтягуічі напруження. Систематизовані найважливі-аі результати робіт по вивченню пластичних деформацій у зоні контакту, розглянуті різні аспекти механізму та закономірностей цього івища.

. На жаль, у цих роботах дослідження проводились для одаорід-іих материаяів. У них дається аналіз нвпруаено-де$ормоеаного ста-vj в осередку деформації дія однорідних матеріаліб, який базууть-•,я на понятті пластичної твердості матеріалу, як ступеня Кого шіцнення, і дозволяє обгрунтовано призначати технологічні ре-

вими ППД, які забезпечують погрібну структуру, властивості і шорсткість поверхневого шару. Показано, до доцільно перебудувати методику розрахунків параметрів ППД для Ер шарів, які мають свої особливості структури.

Із літературного огляду випливає, що практично відсутні дані по визначенню звязку кількості залишкового аустеніта в ЕЕЛ шарах з режимами ЕЕЛ. Висока наявність аустеніта в БЕЛ може слугувати резервом підвищення іх експлуатаційних якостей при наступному ППД.

Внаслідок аналізу літературних даних сформульовані завдання дослідження: ’

1. швчення особливостей та установлення механізму формування структури поверхневого шару при ЕЕЛ на установках середньої по-іужності електроерозійного розряду в залежності від матеріалу

електрода та отоцуюгого середовища.

2. Дослідження напружено-деформованого стану, технологічних параметрів поверхневої пластичної деформації ЕЕЛ поверхневих шарів та їх вплив на якість і працездатність виробів.

3. Розробка та впровадження комбінованої технології ЕЕЛ і Ш1Д інструмента та інших важконавантажених деталей.

У другій главі викладені методики дослідження, типи обладнання, установок, машин для реалізації комбінованих технологій зміцнення ЕЕЛ і ППД.

Ь якості матеріалу катода /деталі/ використовувалася сталь 45, як найбільш поширена і виявлена класичним представником конструкційних сталей для виготовлення деталей машин, швидаоріжуча сталь Р6М5, як класичний представник відповідно до ріжучого інструмента. Крім того, реалізеція розробленого способу ЕЕЛ /а.с.№1734968/ проводилась для практичного застосування на виробах, виготовлених із сталі 07ХІ6Н6, широко розповсюдженої в хімічноцу машинобудуванні.

В якості анода /електрода/ застосовувались чисті метали: залізо /армхо/, хром, вольфрам, нікель, молібден, титан, індій, олово, а також графіт, сталь 50,30 X ІЗ, 38 X НЗМФА, тверді сплави ПН8 і ТІ5К6. .

йллив матеріалу електрода, середовища, режимів ЕЕЛ на якісні параметри покрить визначався за допомогою установки електроерозійного легування моделі ЭНЛВ-8. ЕЕЛ здійснювалось на зразках площиною І скг як у повітряному середовищі,.так і в середовищі аргона та азота.

З метою вивчення масоперенесення при ЕЕЛ, на аналітичних те-

разах ШІА-200, з точністю до 0,0001 г, визначались приріст катода та ерозія анода.

Оцінка якості шару, його щільність, товщина та будова зон підиарку проводилась на оптичному мікроскопі "Неофіт - 2". Одночасно проводився замір.мікротвердості по глибині шліфа на мікротвердомірі ПМТ-3 вдавлюванням алмазноГ піраміди під навантаженням

0,05 Н.

Рентгенівський фазовий аналіз зразків проводився на установці ДРОН-ЗМ.

Для аналізу фазового стану проведені зйомки дифактограм з поверхні покрить на всіх кутах від *5 20° до 150° на зразках з підкладками із сталі 45 та армко-заліза. У якості анода запроваджували: армко-залізо, хром, вольфрам, титан, нікель. ЕЕЛ проводилося в середовищі повітря та аргона по режимах (Зк.і, > IIхл *51,75) при ємкості позитивного конденсатора 300 мкф. Тривалість легування зтановила Іхв'/с^ і 2хв,/скг.

Зносостійкість зміцнених шарів досліджувалась двема способами. Зносостійкість круглих зразків ^ 50 мм із сталі 45 визначалась іа машині тертя СМЦ-2 у парі з. індентором із твердого сплаву 1 І5К6, ї плоских зразків 10 X 10 X 6 мм - із сталі 45, Р6М5 і 07 X І6Н6 їкспрес-методом на спеціально сконструйованій установці на базі іертикально-свердлильного станка Мод 2М-ІІ2 у парі з індентором із іторопласта 4К-20. Лінійне зношування зразків визначалось иетодси і тучних баз по різниці глибин відбитків виміряних після припасову-іання та по закінченню експерименте..Глибини відбитків вимірювалися іа твердомірі -Зіккерса. Интеграмнв зношування з усієї поверхні зраз-:а визначалось як різниця ваги зразка до і після проведення експери-іенту. '

Алмазне вигладжування ЕЕЛ зразків <р 50 мм із стелі 45 вико-увалось за допомогою пруяино-гідравлічного прилватування вигладду-ачами з радіусом вершини ^=1,2,3,4 мм, в залежності від твердое-і покриття при швидкості ІГ-40 - ЄО м/хв , та зусиллі вигладку-ання Р*60 - 350 Н, та подачі 5=0,02-0,07 мм/сб.

Обкатка кулькою проводилася лружкно-штоковим прилаштуванням кульковими голівками 27иі=І9 і 10 мм. Максимально зусилля обкатки ]із = 2000 1Л,Р/д« 1200 Н.

одача 5 =0,05-0,21 мм/об., швидкість - 2^"«=300 об/хв.

Залишкові напруження визначали в двох напрямках - тангенціаль-ому та осьовому. Тангенціальні залипни напруження визначали на

кільцевих зразках / Дц «* 60 мм, Дв = 58 мм, В = І0 мм/ по наклеєних тензодатчиках після розточки та після розрізування по твірній. Дослідження осьових залишкових напружень проводили на призматичних зразках розміром 70 X 5 X 2 мм, за методикою І.А.Біргера, шляхом шарового елентрополірування напружених шарів на установці типу "Ліон". Стан поверхневого шару зразків із сталі 45 при визначенні залишкових напружень: І. Обкатка кулькою / Рід =1500 Н/ +

ЕЕЛ хромом /Зк.і. «=2,І А, йу.= 68,7 В, В ■ 300 мкф/ +обкатка кулькою /Ра~1500 Н/. 2. ЕЕЛ хромом /^,=2,1 А, #**=68,7 В, £ - .

300 мкф/ + обкатка кулькою / Р# =1500 Н/. ЕЕЛ хромом / «Те* *2,1 А, &*=68,7 В, С в 300 мкф/.

Дослідження на витривалість проводили на машині УЇІ-20 на базі І • 10 циклів. Для визначення межі витривалості були виготовлені натурні моделі - зразки з робочим діаметром 50 мм із сталі 45. Межа витривалості визначалася з точністю 10 Ш& для таких серій:

- без ЕЕЛ і зміцнення ШІД, - ЕЕЛ хромом без ППД, - ЕЕЛ хромом і обкатка кулькою, - обкатка кулькою + ЕЕЛ хромом + обкатка кулькою,

- ЕЕЛ хромом + алмазне вигладжування, - ЕЕЛ графітом + алмазне вигладжування.

Кількісна оцінка експериментальних даних виконувалася методом математичної статистики у відповідності з вимогами ГОСТа 8.207-76 "Прямые измерения с многократными наблюдениями» Методы обработки результатов наблюденгй".

Третя глава присвячена вивченню особливостей формування структури поверхневого шару зразків із сталі 45 в залежності від режиму і параметрів ЕЕЛ, матеріалу легуючого електрода, середовища та часу легування.

Результати обробки експериментальних даних одержані у вигляді залежностей приросту матеріалу катода, шорсткості зміцнюваної поверхні, мікротвердості й товщини білого шару, вмісту аустеніта в ЕЕЛ шарі від потужності розряду ЫрвЗк.!.'Ыхх> На мал.І показані типові графіки функцій .

Із лінійної апроксимації функції виходить,

що в першому наближенні ця функція постає рівнянням &Ь.£с.вС+ І-ідії&іМр . Тут С - товщина білого шару при легуванні на мінімальному режимі установки ЕЕЛ, - харакреризує кут нахилу лінійної апроксимації А /і £с. Нр~ потужність розряду, яка

ьианачапться помноженням стру^ короткого замикання на на-

пруження холостого ходу Их.Х •

Мал.І. Залежності осноених характеристик поверхнеіого шару від технологічних паракетріг обробки 9-&•/(№} $,г -/?а -/(Рср)і 9,е-цн =/(р9).

Слід відмітити ідентичність будови структури та властивостей поверхневого шару ЕЕЛ зразків незалежно від матеріалу анода. Тільні рентгеноструктурний аналіз дозволяє виявити наявність елемента у фазах. У деяких випадках можна виявити наявність елемента анода і ЕЕЛ шарі у чистому вигляді, наприклад,.хром, нікель. В основному структура шару формується внаслідок теплового діяння електричног< розряду на поверхність, надпвидкого нагріву з оплавленням і над-швидкого охолодження, легування рідкоТ ванни елементами матеріалу анода. Аналогічний механізм формування структури шару спостерігається і при ЕЕЛ сталі Р6М5.

Природа утворення шару в літературі описана в основному ка-пельним механізмом нанесення шару за рахунок розплавленая матеріалу анода та відкладання його на поверхні катода..

На основі досліджень уточнені основні механізми зміцнення поверхні при ЕЕЛ, які полягають у пульсуючих надаївидких нагрівах і охолодженнях, що забезпечує локальне термічне зміцнення та часі кове леїувания поверхні шару; оптимізовані режими ЕЕЛ, які забезпечують легування поверхні Св , А/£ та іншими елементами Лг-І«І,В •+ 2,1 А, 2/лдг=56,І * 68,7 В, при ємкості накоплюячого конденсатора С ■ 300 мкф з продуктивністю легування І - 2 хв/с»^; досліджено, що найбільш ефективні режими зміщення досягаються при ' Ой А, Ц*х=63,? В/ при ємкості нахошточого конденса-

тора С =300 мкф с продуктивністю 2 хв/сі^, що призводить до появ в структурі ЕЕЛ шару чистого хрому в надмікно великій кількості; визначені структурні особливості поверхневих шарів, основні з яки наявність субдрібнозернистої структури, мартенситна будова твердого розчину заліза, значна кількість залишкового аустеніта; уста новлені закономірності змін по глибині твердості білого шару та зони термічного впливу, визначені залежності цих параметрів від режимів ЕЕЛ; виявлені резерви підвищення експлуатаційних властиво стей зміцнюваного глару методами деформації внаслідок високого вмісту аустеніта в поверхневому шарі ЕЕЛ; "

знайдено оптимальний вміст д? - фази в залежності від режиму легування. Таким чином, одержані вихідні дані для призначення, режимів ЕЕЛ з наступного ППД.

Четверта глава містить у собі дослідження напружено-деформо-ваного стану, технологічних параметрів поверхностей пластичної деформації ЕЕЛ поверхневих шапів і їх вплив на якість і працездатність виробів.

Для розрахунку основних характеристик процесу ШІД поверхневих арів з урахуванням їх опору деформації застосовувався інженерний згод, перетворений для ЕЕ покрить. При цьому параметр пластичної вердості /Ш по своєцу фізичному змісту являв собою не умовний тиск у константі як, наприклад, твердість //£ , а модуль зміц-5ння матеріалу при застосуванні в тіло сферичного індентора -інтактний модуль зміцнення. На випадок поверхневої пластичної де-зрмації зміцнених ЕЕЛ шарів така характеристика фізико-механічних іастивостей шарів фізично більш обгрунтована й зручна, оскільки «стично визначає здатність шару до зміцнення в процесі ППД, таким том, зміни експлуатаційних властивостей даного шару.

Еспериментально визначено, що сферичний індентор під впливом їданого до нього навантаження Р впроваджує твердий білий шар, иержаний внаслідок ЕЕЛ, більш мякий перехідний підиарок, зміцню-ги при цьоцу останний. Білий шар при цьому служить ніби передатно ланкою,, збільшуючи радіус індентора на величину, рівну товщині лого'шару д/Ш. й зменшуючи діаметр зміцнюваного виробу на 2 • £с. • Товщину білого шару для всякого матеріалу покрить і режи-зміцнення можна визначити із залежності АІгІЇ,е.аО*-і$ВЬіМр'

З урахуванням введення параметрів лінійної апроксимації в зрахунок геометрії осередку деформації при ППД знайдені його ос-вні макроскопічні параметри: глибина наклепаного шару /і 5 та ин-нсивність деформації в центрі контакту кульки алмазного виглад-вача <5іо для ЕЕЛ шарів з різним матеріалом покриття.

Визначення основних геометричних і деформаційних параметрів Ц ЕЕЛ шарів дозволило "узагальнити результати дослідження мікро-ометрії поверхневого шару, його структури та властивостей в за-кності від питомого зусилля деформації.

Із дослідження залежностей /?а а/(Рср) , де Ру - питоме зу-іля обкатки, визначуване по співвидношеннв: л

- повне зусилля обкатки, й,Ь - полуосі контура залишкової умлій/ випливає, що ефективність ППД як методу поліпшення чистоти юбки залежить від питомого зусилля обкатки й засобу електроеро-іого легування. Якщо для покрить, одержаних із застосуванням >фрамового електрода величина $а в значній, мірі визначаються іусом алмазного індентора, то із збільшенням пластичності покрить жтроди Сі і відповідно/ вплив радіуса індентора зменшується, іктерно, що при ППД обкатки кулькою практично всі точки залеж-

* М(йр) укладаються иа одну криву для всіх покрить, не-

залежно від виду ЕЕЛ. Цей факт свідчить, принаймні, про наявність

спільного механізму формування мікрогеометрії поверхні, суть якого, на наш погляд, перш за все полягав в комбінації двох процесів: де-і формації мякої підкладки покриття Й зрізуванні мікррнерівностей. Аналіз мікроструктур поверхневого шару зразків ЕЕЛ Сг,ЩА/і й опрацьованих алмазним вигладжуванням і обкатки кулькою дав мож-. ливість одержати залежність мікротвердостей білого шару та під-шарку від питомого зусилля деформації /мал.І-д,е/.Характерно, що для ППД шарів ЕЕЛ електродами із хрома й вольфрама мікротвердість білого шару знаходиться приблизно на однрму рівні й трохи знижується відповідно з 7500 до 7000 Ша /мал.З-д/ й з 7000 Ша до 6700 Ща при збільшенні питомих зусиль до 4500 Ша і 3000 Ша. Мікротвердість білого шару нікелю при алмазному вигладжуванні збільшується з 2000 до 2800-3000 Ша /мал,І-д/. Із мал .1-е видно, що зі збільшенням пластичності матеріалу підвищується його здат- . ність до зміцнення. Так, при АБ мікротвердість підшарку вольфрамового покриття виросла з 4500 до 5000 Ша, хромового - з 4000 до 4500 Ша і нікелевого - з 2000 до 6700 Ша.

Проведені дослідження на зносостійкість зразків із сталі 45, зміцнених ЕЕЛ з подальшо» ШД, свідчать про те, що найбільш ефективними режимами зміцнення поверхневих шарів виробів з точки зору підвищення їх зносостійкості є ЕЕЛ хромом з подальшою ШІД алмазним вигладжуванням. Застосування даної технології зміцнення дає можливість, збільшити показники зносостійкості в порівняй з традиційною поверхневою термічною обробкою струмами високої частоти в два рази. Напевно, це наслідок утворення в поверхневому шарі певної кількості карбідів хрому, значно впливаючих на підвищення зносостійкості при всіх інших рівних умовах. ШД алмазним вигладжуванням у цьому випадку особливо ефективна в порівнянні з обкатуванням кулькою: мабуть внаслідок більш високих показників накопиченої деформації і, відповідно, деформаційного зміцнення ЕЕЛ шару. •

Внаслідок вивчення осьових залишкових напружень у зразках з ЕЕЛ хромом треба відзначити, що в поверхневому шарі глибиною до

0,2 мм виникають розтягуючі залишкові напруження, які при застосуванні вибраних режимів (ШД зміцнення для зниження шорсткості незалежно від послідовності зміцнення утворюють сприятливі стискувальні залишкові напруження глибиною їх розповсюдження 0,76-0,2 мм, що повністю нейтралізує несприятливий вплив процесу на утом-

ну міцність.

Одержані результати досліджень на межу витривалості натурних делей валів з рабочим діаметром 50 мм із сталі 45 свідчать про ачне зниження межі витривалості від ЕЕЛ. Досліджено, що алмазне гладаування не тільки повністю відновлю® утомлену тривкість азків з покриттям хрому, але (І збільшує іх утомлену тривкість 10 % у порівнянні з базовим варіантом зразків без ЕЕ покрить в 2,3 + 2,5 рази зразків з ЕЕ покриттям хромом.

Із аналізу наведених вище експериментальних результатів до-ідження физико-механічних властивостей виробів, зміцнених ЕЕЛ ШІД, випливає, що доцільне використання режимів ППД ЕЕ покрить катуванням кулькою та алмазним вигладжуванням з = 0,017... 023, що дая можливість знизити шорсткість поверхні до =0,1... З мм. При цьому застосування ППД ЕЕ покрить одночасно з підви-шям їх зносостійкости змінює несприятливі розтягуючі залиш -іві напруяення, утворені при ЕЕЛ на глибині 0,2 мм у стискуваль-:, які повністю нейтралізують останні, причому ППД покриття об-ітуванням кулькою й алмазним вигладжуванням підвищує Є.і до ■андартного рівня. . • •

Таким чином, застосування режимів ЕЕЛ, забезпечуючих одержан-[ відносно пластичного підшарку з низьким початковим опором деформації, збільшує резерви півищення утомленої витривалості іступною поверхневоп пластичною деформацією. .

У пятій главі на основі результатів викладених вище дослід-шь розроблена гама комбінованих технологічних процесів, які >зволяють Забезпечити п ідвгадання експлуатаційних властивостей італей.

У першому наближенні із широкого Переліку деталей, які під-ігають поверхневому зміцненню, треба виділити дві групи: деталі ту колінчастих валів та інструмента різного призначення /штемпо-ій, ріжучий та інні/.

З урахуванням досягнень високих значень поверхневої твер -зеті, утомленої тривкості при допустимій мікрогеометрії поверхні, а основі знайдених шще залежностей цих характеристик якості від зхнологічних параметрів процесу вибрані відповідні сполучення зжимів ЕЕЛ і ППД для кожної деталі. При цьому розрахунок техно-згічних параметрів ЕЕЛ і ППД за одержаними в Ш главі висновками показав відповідна узгодження з експериментальними даними.

Наведені приклади технологічних розробок комплексного по -вврхневого зміцнення деталей показаній вище груп, які впровад -нені у виробництво на підприємствах України та країн СНД.

Сумарний річний економічний ефект від впровадження технологій, підтверджений актами впровадження, складає 411,2 тисячі карбованців /у цінах 1990 року/.

ВИСНОВКИ '

1. Розроблена нова комбінована технологія ЕЕЛ і ІШД інстру -мента та інших важконавантажетц деталей.

2. Уточнені основні механізми зміцнення поверхні при ЕЕЛ, які полягаать у пульсуючих надшвидкісних нагрівах та охолодженнях, які забезпечують локальне термічне зміцнення й часткове легу -вання поверхні шару.

3. Установлені закономірності зміни по глибині твердості білого шару та зони термічного впливу й визначені залежності

цих параметріь від режимів ЕЕЛ, одержані лінійні апроксимації функції й/ідс, -О+ЩІЇІлЬІр,константи якої залежать від природи процесу. ‘

4. Експериментально знайдені резерви зміцнення мякого підшар-ку й теоретично обгрунтовані раціональні режими поверхневоі пластичної деформації останнього. '

5. На основі аналізу напружеііо-деформованого стану при ППД поверхневого шару зі складною структурою, яка утворюється при ЕЕЛ, розроблена методика розрахунку основних характеристик струк тури й властивостей зміцненного шару в залежності від техноло -гічлих параметрів обох етапів технологій.

6.Поверхнева пластична деформація ЕЕЛ шарів забеспецує на глубині до 0,2 мм зміни знаку залишкових напружень з ростягую-чих на стискувальні. Одержані дані, що межа витривалості натурних моделзй із сталі 45 з ЕЕЛ хромом знижується в порівнянні зі орсзкамив обробленими ТВЧ, більше ніж у 2 рази, а застосування ППД покриття обкатуванням кулькою та алмазним вигладжуваний* підвищує (§4 . до стандартного рівня.

7« Обробка результатів експериментів та розрахунку основних характеристик технології і властивостей дозволяє зробити вис-ковок0 що експериментальні (значення підлягають нормальному розподіл, відтворюваний експерименту підтверджується критерієм

Кохрена при рівні значущості ^ =0,05, адекватність математичного іпису досліджених даних підтверджується критерієм Зішера при рівні іначущості ^ =0,05 межі погрішностей, розраховані по дисперсії ідекватності, складають ± 1,64 %, для одното зразка й * 10,Ів % іля серії зразків.

8. Розроблений новий технологічний процес зміцнення інструмента •а інших вежконзвантажених деталей впроваджений на Сумському НВО :мені М.В.Фрунзе /з організацією дільниць і навчанням операторів іа компресорному, насосноцу, хімвиробництві, виробництві АГНЖ і ■рубному заводі/, Нижньовартівській КЦШО ПиРНО-4, Котласткому ІКК, Тюменському НПО "Сибнефтегазпроммаз". Сумарний річний еконо-іічний ефект від впровадження розроблендї технології складає 411,2 ■исячі карбованців /у цінах 1990 р./.

Основний зміст дисертації відображено в таких друкованих юботах:

1.Тарельник В.Б., Высоцкий А.Л. Методика определения материала окрытия и способа упрочнения многозубого металлорежущего инстру-іента// Тезисы докладов республиканской межвузовской конференции Автоматизация технологической подготовки производства в машино-ітроении и приборостроении", октябрь 1989, Ворошиловград, - с.130.

2. Тарельник В.Д., Высоцкий А.Л. Упрочнение концевьк фрез для ібработки нержавеюща сталей // Тезисы докладов УШ Всесоюзной на-чно-технической конференции "Создание компрессорных машин и уста-овок, обеспечивающих интенсивное развитие отраслей топливно-знер-'етического комплекса", 10-12 октябре 1989 г., Сумы, - с.106.

3. Тарельник В.Б., Коломыцбз Е.А. Электроискровое упрочнение

: восстановление деталей компрессоров // Тезисы докладов УІІ1 Зсо-оюзной научно-технической конференции "Создание компрессорных іашин и установок, обеспечивающих интенсивное развитие отраслей опливно-энергетическ-ого комплекса", 10-12 октября 1969, Сумы, -.106. .

4. Тарельник В.Б. Электроискровое упрочнение и восстановление .еталей кодаресооров локомотивов //Тезисы докладов Ш Всесоюзной аучно-технической конференции "Проблемы развития локомотивостро-ния", 22-24 мая 1990, Луганск, - с.195.

5. Тарельник В.Б. Расширение функциональных возможностей лектроискрового легирования деталей штампового инструмента для рессования порошков // Тезисы докладов республиканского семинара Физика и механика пластических деформаций порошковых материалов",

9-12 апреля 1991, Луганск, - с.40.

6. Коломкцев Е.А., Тараданов В.Й., Тарельник В.Б. и др. Новые технологические процессы упрочнения металлорежущего инструмента и деталей // Информационный листок о передовом производственно~техни-ческом опыте, 1990, Харьков.

7. Марченко В.Г., Тарельник В.Б., Коломыцев Е.А. Расширение функциональных возможностей электроискрового легирования деталей кострессоров // Сб.научных трудов "Расчет, исследование, конструирование 35 технология изготовления компрессоров", Сумы, 1991,

с.133-137» _

8, Теральник В.Б. Электроискровое упрочнение и восстановление деталей компрессоров //Сб. научных трудов аспирантов и соискате—-лей "Совремешыэ ресурсосберегающие технологии получения и обработки материалов в машиностроении", Киев, УМКВО, 1991, - с.49-52.

9, А.с. 1734968 СССР, В23Н9/00. Способ электроэрозионного легирования. Опубл.23.05.92/й.Б.Тарельник, В. Ф. Руденко, Ю.А.Серобабин и Г.И. Анисимов/.

Подписано до друку 3.02.1994 р. Формат 60 х 84

Ротопр1нт СУДУ ■^.Лугвнсыс, кв.’1олод1кний, 20а