В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ Шлифование металлов

Тепловые явления при шлифовании зависят главным образом от температуры нагрева поверхностного слоя и времени воздей­ствия температуры на обрабатываемую поверхность. Тепловые явления вызывают фазо­вые и структурные пре — J *> 2

Подпись:вращения, изменяющие свойства поверхностного слоя после шлифования.

Качество обработанной поверхности характери­зуется твердостью по­верхностного слоя, струк­турными изменениями, остаточными напряже­ниями и отсутствием при — жогов и трещин.

Для определения теп­лоты, выделяемой при шлифовании, применяют калориметрическую уста­новку (рис. 26). При этом методе определения получают неко­торые завышения температуры, так как стружка после ее отде­ления вступает во взаимодействие с кислородом воздуха и при этом выделяется дополнительная теплота. По Э. Сато при сня­тии 1000 мм3 металла при шлифовании с продольной подачей выделяется 7—7,7 ккал, при врезном шлифовании—15,4 ккал. По данным А. В. Подзея 136], количество теплоты, выделенной в деталь при сошлифовании 1000 мм3 металла, колеблется в пре­делах 10,7—13,5 ккал.

Подпись: Qd В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ

Основное количество выделяющейся теплоты распределяется между деталью и кругом. Расчеты показывают, что стружка уно­сит незначительную часть теплоты (2—8%). Доля теплоты, пе­реходящей в деталь Qg и круг QK, от общего количества теплоты на площадке контакта определяется выражениями [48]

image41

где

Я — коэффициент теплопроводности; с — удельная теплоемкость;

■у — плотность (объемная масса).

На рис. 27 показано распределение теплоты между деталью и кругом. Как показано на рисунке, при средних режимах обра­ботки кругами на керамической связке в деталь отводится 70— 85% всей выделяемой теплоты.

При шлифовании различают: а) среднюю температуру дета­ли ©с;,, колеблющуюся в интервале 20—350° в зависимости от условий и времени шлифования, свойств и количества охлажда­ющей жидкости; эта температура вызывает тепловые деформа-

Подпись: 60 , 10 20 ЗО 40 50 вОм/мин Рис. 27. Распределение теплоты между деталью Д и шлифовальным кругом Ш (в %) в зависимости от скорости вращения детали в м/мин (по В. Э. Смирнову) %

во

ции детали; б) среднюю по высоте круга максимальную контакт­ную температуру ©max; в зависимости от условий шлифования температура ©max колеблется от 200 до 1100°, причем при этой температуре на поверхности детали могут появиться прижоги и трещины (если ©тах>500°); в) мгновенную температуру ©в в точке поверхности, где происходит в данный момент резание од­ним абразивным зерном; величина этой температуры в зависимо­сти от условий шлифования колеблется в пределах от 1000° до температуры плавления обрабатываемого металла.

Распределение температуры шлифования по глубине поверхностного слоя. На рис. 28 показаны кривые [34] распределения температуры шлифования (в °С) по глубине поверхностного слоя (в мм) различных сталей. Увеличе­ние скорости детали уменьшает глубину распространения тем­пературы по сечению. Увеличение глубины шлифования и угла контакта детали с кругом незначительно изменяют характер рас­пределения температуры по сечению, делая соответствующую кривую более пологой.

Н. А. Подосенова [37] установила, что наибольшая глубина распространения критической температуры, при которой преоб — 56

ладает упрочняющее действие теплоты (вторичная поверхност­ная закалка), ~ 0,02 мм. При большей глубине начинается раз­упрочнение (самоотпуск).

Экспериментальное определение температуры шлифования.

Подпись:Измерения температуры шлифования выполнялись непосредст­венным измерением с помощью ис­кусственных и естественных термо­пар и косвенным путем — по струк­турным превращениям в тончайших граничных слоях.

Е. Н. Маслов (33] исследовал температуру с помощью вмонтиро­ванной термопары медь — констан­тан. На оправке были посажены об­рабатываемые кольца, между кото­рыми зажата термопара. Развиваю­щийся при шлифовании термоток направлялся в гальванометр.

А. А. Маталин (34] произвел не­посредственное измерение мгновен­ной температуры шлифования с помощью микротермопары специ­альной конструкции, позволяющей поместить спай непосредственно в зоне шлифования. Шлифуемый об­разец ввертывался во втулку до упора на стержень, плотно зажимая своим донышком спай термопары.

Для того чтобы температурное поле при шлифовании образца ближе со­ответствовало обычным условиям шлифования, опорный стер­жень изготовлялся нз того же металла, что и шлифуемый обра­зец. Образец шлифовался с заданным режимом до полного разрушения спая термопары. Возникающая в спае термопары термо-э. д. с. (термоэлектродвижущая сила) подавалась соот­ветствующими проводниками «а диски, опущенные в ванночки с ртутью, откуда термо-э. д.с подавалась на осциллограф МПО-2. В качестве истинной температуры шлифования принималось значение наибольшей зарегистрированной осцилографом темпе­ратурной вспышки. Инерционность термопары была снижена за счет минимальной массы спая.

Для исследования температурного поля А. П. Лодзей (36] на магнитную плитку установил приспособление, в котором кре­пился образец. Электроды термопары приварили к образцу кон­денсаторной сваркой. Концы термопар выводили на текстолито­вую державку. Холодный спай термопар помещали в термостат. Термопары подключали к вибраторам осциллографа. Начало и

конец резания, а также момент прохождения центра абразивно­го круга над термопарами фиксировались с помощью контактов замыканием электроцепи от батареи элементов. Для исследова­ния температурного поля в зоне резания термопары заделывали в круг. Схема установки приведена на рис. 29. В шлифовальный

Подпись:круг 1 заделаны хромельалюме — левые электроды термопар 4. Концы электродов выведены и приварены к медным кольцам 5 токосъемника. С помощью мед­ных щеток 6 термо-э. д. с. фикси­руется вибратором 2 осциллогра­фа 3. С помощью установки были зарегистрированы температурные кривые в зоне шлифования и на разных горизонтах.

Абразивные зерна карбида кремния являются полупроводни­ком, поэтому при таких кругах можно измерять температуру в точке контакта при помощи тер­моэлектричества, возникающего между кругом и обрабатываемой деталью. Ш. М. Дубинский изме­рял температуру шлифования естественной термопарой, для это­го был использован стержень из карбида кремния диаметром 30 мм. Температура фиксировалась на фотопленке с помощью осциллографа МПО-2.

В. И. Костецкий исследование температуры шлифования ос­новывает на анализе необратимых фазовых и микроструктурпых превращений, имеющих место в поверхностных слоях шлифуе­мых деталей.

Исследование проводилось при помощи металлографического и рентгеноструктурного методов, а также путем измерения микро­твердости отдельных горизонтов поверхностных слоев. При этом было получено, что температура на поверхности доходит до 800— 900°, а в отдельных зонах — до 1500°.

Зависимость температуры от условий шлифования. Влияние подач. Отдельные виды подач неодинаково влияют на темпера­туру шлифования. Температура шлифования возрастает сильнее с увеличением глубины резания, увеличение скорости детали и продольной подачи влияет в меньшей мере. Это объясняется тем, что с увеличением глубины резания возрастает время воз­действия источника тепла, а с увеличением скорости детали и продольной подачи время воздействия снижается. Подтвержде­ние вышеизложенного можно найти в работе Б. И. Костецкого (рис. 30), где показаны граничные зоны подач при шлифовании 58

без прижогов для трех марок стали У10А, Р18 и ХВ5. Из кривых следует, что достижимая интенсивность съема металла (в еди­ницу времени) возрастает с увеличением va в степени а=0,39 (для стали У10А) и а=0,49 (для стали Р18 и ХВ5).

Влияние скорости круга. Температура шлифования возра­стает с увеличением скорости круга, причем показатель степени ~ 0,25—0,35.

Влияние диаметра круга. Температура шлифования снижает­ся с увеличением диаметра круга, показатель степени ~ 0,25.

Влияние зернистости круга. Температура шлифования сни­жается с уменьшением зернистости абразивных кругов с № 40

image45

Рис. 30. Граничная зона бесприжоговой работы при скоро­сти вращения детали vg (м/мин) и глубине шлифования t (мм) (по Костецкому):

/—сталь ХВ5; 2—сталь Р18; 3—сталь У10А;

до № 25, что объясняется меньшим радиусом скруглення у вер­шин абразивных зерен. При дальнейшем уменьшении размеров зерен до зернистости № 16 и 12 наблюдается небольшое увели­чение температуры, что объясняется большей склонностью круга к притуплению и засаливанию.

Влияние материала связки. Применение кругов на бакелито­вой и силикатной связках снижает интенсивность теплообразо­вания в зоне резания по сравнению с кругами «а керамической связке.

Влияние пористости. С повышением пористости круга умень­шается появление ожогов на шлифуемой поверхности.

Влияние диаметра обрабатываемой поверхности. Температу­ра шлифования снижается с увеличением диаметра обрабаты­ваемой поверхности.

Влияние теплопроводности обрабатываемого металла. Темпе­ратура шлифования повышается со снижением теплопроводно­сти обрабатываемого металла. Наибольшей теплопроводностью обладает чистое железо. Углерод понижает теплопроводность сплава. Введение в сталь легирующих элементов также понижает ее теплопроводность. Меньшее влияние оказывает С0, сильнее понижает теплопроводность Сг, Ni, затем Al, Si, Мп.

Теплопроводность и теплоемкость изменяется с изменением температуры (рис. 31). Для углеродистых сталей при повыше­нии температуры коэффициент теплопроводности снижается с увеличением содержания углерода. Для жаропрочных сплавов с повышением температуры коэффициент теплопроводности воз­растает незначительно. Структурные составляющие в отношении влияния на теплопроводность стали могут быть расположены в і /fg// следующем порядке: аусте-

Подпись: 0,16 0,12 0,03 т Подпись:image46л см сек х нит, мартенсит закалки и от­

пуска, перлит, причем теп­лопроводность возрастает при переходе от аустенита к

Подпись:image47"20 200 т 600 800 t°c

сталей и сплавов от температуры на­грева °С:

/—сталь С 0 1%; 2—сталь С 0,4%; Я сталь

С 0,8%; 4—сталь С 1%; Мо 0,5%; 5—сталь

Сг 5%; Мо 0,5%; Si 1,25%; 6-сплав 25% Сг;
20% Ni

перлиту. С увеличением температуры отпуска теплопроводность закаленной стали возрастает (рис. 32), что повышает предел бесприжоговой работы.

Влияние температуры на свойства шлифованной поверхно­сти. Высокий нагрев металла в зоне шлифования продолжается всего лишь в течение тысячных долей секунды. При шлифовании скорость нагрева металла может достигать тысяч градусов в сек. Скорость охлаждения при шлифовании составляет. несколько сот градусов в сек, при работе с охлаждающей жидкостью скорость охлаждения значительно выше.

Закаленные стали при шлифовании претерпевают структур­ные и фазовые превращения. Быстрый нагрев мартенситной структуры до температуры выше ЛГ / вызывает превращение ее в аустенит. Структурные превращения сопровождаются измене­нием тетрагональной решетки аустенита. Верхний, вторично за­каленный, слой лежит обычно на слое отпущенного металла, который. по мере углубления постепенно переходит через все

Стадии отпуска в исходную структуру закалки. Это объясняется воздействием нижележащих нагретых слоев металла. Соотноше­ние структурных составляющих аустенита и мартенсита в по­верхностном слое определяет знак и величину остаточных на­пряжений, возникающих при шлифовании закаленных сталей. В том случае, когда в поверхностном слое металла в результате шлифования стали с мартенситовой структурой количество аустенита свыше 50% и имеется в наличии относительно глубо­кий слой отпущенного металла, в поверхностных слоях возни­кают напряжения растяжения, величина которых возрастает с увеличением количества остаточного аустенита и глубины отпу­щенного слоя. Вели преобладающей окажется мартенситовая составляющая, т. е. составляющая с большим удельным объе­мом, и отпущенный слой будет незначительным, то в результате такого сочетания в поверхностном слое появятся напряжения сжатия.

Таким образом, теплота, выделяющаяся при шлифовании, оказывает на обрабатываемую поверхность одновременно упроч­няющее действие, проявляющееся в образовании вторично зака­ленного слоя повышенной твердости, и разупрочняющее дейст­вие, выражающееся в отпуске поверхностно-закаленного слоя. При небольшой глубине слоя, находящегося под влиянием вы­соких температур, превалирует упрочняющее действие тепла. В тех случаях, когда имеет место большая глубина распростра­нения теплоты, наблюдается уменьшение поверхностной твердо­сти детали, снижение величины вторично-закаленного слоя и появление растягивающих остаточных напряжений. Отпуск по­верхностного слоя в таких случаях происходит под действием теплоты нижележащих слоев.

Закаленная углеродистая сталь имеет структуру тетрагональ­ного мартенсита и остаточного аустенита. При отпуске закален­ной стали в интервале 80—200° происходит превращение тетра­гонального мартенсита в кубический, что связано с уменьшением объема. Отпуск в интервале 200—260° вызывает превращение остаточного аустенита в кубический мартенсит, это вызывает не­которое увеличение объема. Отпуск в пределах 260—400° спо­собствует образованию троостита, что сопровождается умень­шением объема.

Ниже приведены изменения плотности при структурных и фазовых превращениях в инструментальной стали.

Плотность (объемная масса) Структура „ г! см,

Подпись: Перлит . Троостит Мартенсит Аустенит Феррит . Цементит 7,8

7.83—7,808

7,76

8,15

7,90

7,70

Для стали с содержанием 1,2% углерода при переходе из тетрагонального мартенсита (структура закалки без отпуска) при температуре 400° в троостит объем уменьшается приблизи­тельно на ~ 4%. При шлифовании детали, подвергнутой допол­нительному отпуску, под действием такой же температуры шли­фования произойдет превращение кубического мартенсита в троостит, что вызовет уменьшение объема приблизительно на 2%. При шлифовании стали, подвергнутой отпуску при темпе­ратуре превращения тетрагонального мартенсита в кубический, возникают меньшие объемные изменения, поэтому опасность об­разования трещин уменьшается.

Трещина, образовавшаяся в отпущенном слое, распростра­няется в радиальном направлении, но распространению ее на поверхность препятствует слой вторичной закалки, находящий­ся под действием сжимающих напряжений. Чем дальше от по­верхности расположен очаг трещин, чем толще вторично зака­ленный слой и больше величина сжимающих напряжений в нем, тем меньше вероятность выхода трещин на поверхность.

Трещины от шлифования расположены параллельно между собой и под прямым углом к направлению шлифования. Появ­ление шлифовочных трещин сопровождается прижогами. Чув­ствительность шлифуемой стали к прижогам и трещинам возра­стает с повышением твердости HRC>55, а также с увеличением содержания легирующих добавок. Отпуск закаленной стали при температуре 150—180° С снижает чувствительность шлифуемой стали, так как теплопроводность стали, прошедшей после за­калки отпуск, больше, чем у стали, прошедшей закалку. Наличие остаточного аустенита способствует образованию трещин. Это вызвано тем, что остаточный аустенит является неустойчивым и может переходить в мартенсит под действием местного нагрева и сил шлифования.

При биении шпинделя шлифовального круга на поверхности обрабатываемой детали могут возникать циклические шлифо­вальные прижоги.

Выявление дефектов на шлифованной поверхности. Для вы­явления трещин у деталей из магнитных материалов применяют физические методы контроля, при которых намагниченную де­таль приводят в соприкосновение с частичками крокуса, нахо­дящимися во взвешенном состоянии в жидкости. Трещины пре­рывают магнитные силовые линии, возникающие в магнитном поле. Мелкие частицы крокуса, находящиеся в растворе, пере­крывают эти трещины, соединяя два полюса магнитного поля.

Другой способ контроля поверхностных дефектов для дета­лей из немагнитных материалов основан на проникновении флюо­ресцирующего вещества в поверхностные трещины. Сущность метода заключается в облучении испытуемой поверхности уль­трафиолетовыми лучами, при котором флюоресцирующие веще­ства испускают собственное свечение, видимое глазом. Контро­лируемую деталь погружают в жидкость, состоящую из 15% авиационного минерального масла и 85% керосина, придающего смеси высокую способность проникновения в мельчайшие тре­щины. В качестве добавок в 100 см3 смеси растворяют 0,02 г дефектоля и 0,2—0,3 г эмульгатора ОП-7. Дефектоль — поро­шок органического происхождения, обладающий свойством све­титься под влиянием ультрафиолетовых лучей. Эмульгатор ОП-7 способствует смыванию смеси с поверхности детали. По­сле промывки деталь поступает в сушильный шкаф, где ее вы­держивают при температуре 40—70° С. Затем деталь погружают в коллоидальный водный раствор специального состава, кото» рый вытягивает к поверхности флюоресцирующее вещество из трещины. Для этой цели могут быть использованы окись магния и тонко измельченный, прокаленный добела продукт сжигания стружки сплава электрона и др. На тех участках, где порошок, нанесенный на поверхность, впитал флюоресцирующий раствор, возникает зеленое или зелено-голубое свечение, позволяющее обнаруживать место расположения трещин. После этого деталь вынимают и осматривают в затемненном помещении при источ­нике света — колбе кварцевого стекла, заполненной ртутными парами (ртутная газоразрядная лампа типа ПРК2). Трещины представляются светящимися линиями, поры и рыхлоты — пятнами.

Для обнаружения поверхностных дефектов на деталях из не­ржавеющих и жаропрочных сплавов применяется цветная дефек­тоскопия красками «Судан», обладающих высокой (максималь­ной по сравнению с другими) чувствительностью. Вследствие своей высокой чувствительности краска проникает во все тре­щины и норы и поверхностные дефекты обнаруживаются весьма контрастно. Краски «Судан» весьма токсичны.

Для обнаружения мягких пятен (прижогов) на стальных де­талях применяют контроль путем травления. Травление осуще — ставляют в растворе азотной кислоты (2—5%) в этиловом спир­те или этиленгликоли. После травления промывают, осветляют (в растворе соляной кислоты), нейтрализуют и предохраняют от коррозии в растворе кальцинированной соды и нитрита натрия. Так как структура троостита более чувствительна к действию кислот, чем другие структурные составляющие, применение трав­ления позволяет отличить троостит и обнаружить мягкие пятна. Эти дефекты могут быть обнаружены визуально. Мягкие тро — оститные пятна проявляются в виде более темных пятен с раз­мытыми границами, прижоги -— в виде более темных пятен или штрихов с резко выраженными границами. Прижоги с подкал­кой — в виде более светлых пятен, окаймленных полоской обыч­ного прижога, обезуглероженные места — в виде более светлых пятен без каймы с размытыми границами. Состояние поверхно-

сти детали влияет на процесс травления. Чем чище и ровнее поверхность, тем лучше получается результат. Для чисто поли­рованных деталей требуется очень слабое травление, для более грубо шлифованной поверхности необходимы более крепкие растворы и более длительное травление.

Остаточные напряжения в поверхностном слое. Основными факторами в образовании остаточных напряжений при шлифо­вании сталей являются локализованный нагрев обрабатываемой поверхности, а также структурные и фазовые превращения. Остаточные напряжения обнаруживают механическим методом путем измерений деформаций или рентгенографическим мето­дом, при котором определяют искажение кристаллической ре­шетки металла в результате изменения интерференционной кар­тины. Сущность механического метода заключается в измерении деформаций разрезанных колец или прогиба пластин по мере удаления поверхностных слоев металла и в вычислении тех на­пряжений, которые потребовались бы для устранения этих де­формаций. Поверхностные слои удаляют обычно путем электро­химического полирования, а деформации определяют непосред­ственным измерением или тензометрированием.

Величина и глубина распространения растягивающих оста­точных напряжений а0 пропорциональны интенсивности теплово­го источника q, коэффициенту линейного расширения аР, модулю упругости Е и обратно пропорциональны объемной теплоемко­сти су и пределу текучести материала as. Для снижения уровня растягивающих напряжений необходимо понизить величину ин­тенсивности теплового источника. Практически этого можно до­стигнуть путем увеличения скорости детали Vd, уменьшения глу­бины резания t, применения более мягких кругов и обильного охлаждения жидкостями с повышенными смазочными свой­ствами.

Влияние схемы резания. Для получения сопоставимых резуль­татов оба способа испытывались [78] на одном образце, причем верхняя поверхность образца подвергалась шлифованию против подачи, а нижняя поверхность — по подаче. Остаточные напря­жения исследовали на стальных образцах в широком диапазоне твердостей. При обработке отожженной стали с твердостью HRC 17, при шлифовании против подачи остаточные напряже­ния получались несколько выше, при закаленной стали с твер­достью HRC 62 — остаточные напряжения при обоих способах шлифования получались приблизительно одинаковыми.

Влияние характеристики круга. М. С. Рахмарова проводила эксперименты на образцах из стали Х17Н2 размером ЗХ25Х ХІ50 мм. Наименьшие остаточные напряжения получены при кругах ЭБ25МЗКЮ, что свидетельствует о преимуществе пори­стых кругов. На образцах шлифованных кругов ЭБ25СМ2К5 максимум остаточных растягивающих напряжений достигал 64

120 кГ/мм2, т. е. в 2 раза выше максимума напряжений в образ­цах шлифованных кругом ЭБ25СМ2КЮ. При шлифовании кру­гами зернистости 40 той же твердости эти напряжения снижа­ются. Следовательно, повышение твердости круга вызывает уве­личение максимума растягивающих напряжений. Применение кругов с более крупным зерном 40 уменьшает растягивающие напряжения и снижает глубину их залегания.

Подпись:Подпись: О 32 69 96 см*Подпись: Рис. 33. Изменение остаточных напряжений (кГ/мм2) в зависимости от съема металла от правки до правки (см3) при разных подачах на глубину — t: I—t—16'Мк; 2—£=14 мк; 3—<= 11,5 мк; 4—<=8,8 мк; 5—<=5 мк; А — появление трещин; В — по-явление прижоговimage48"Влияние притупления круга. Были прошлифованы шесть об­разцов [78]. Перед шлифованием об­разцов № 1,4,5и6 круг правили. Из­мерения остаточных напряжений по­казали: № 1 — 13 кГ/мм2, № 2 —

16 кГ/мм2, № 3 — 25,4 кГ/мм2,

№ 4 — 15 кГ/мм2, № 5 — 10,1 кГ/мм2 и № 6 — 10,1 кГ/мм2. Образцы № 2 и 3, которые шлифовали без предва­рительной правки круга, показали закономерное увеличение остаточ­ных напряжений при притуплении круга.

Исследование Пардэла [87] под­твердило, что за период стойкости круга остаточные напряжения воз­растают (рис. 33); при этом чем больше глубина резания, тем силь­нее они растут. При повышенных режимах имели место трещины, при менее интенсивных режимах — при — жоги. Для снижения остаточных на­пряжений необходимо своевременно править круг и следить за остротой режущей кромки алмаза.

Влияние термической обработки.

Подпись:После шлифования шарикоподшип­никовой стали, закаленной в масле гом средней структуры на

Исследование Гормли [64] показало, что глубина проникнове­ния остаточных напряжений у закаленной стали меньше, чем у отожженной. Растягивающие напряжения у закаленной стали быстрее снижаются при приближении к поверхности, тогда как у отоженной стали напряжения начинают возрастать.

Влияние глубины резания. При круглом врезном шлифовании сплава 77ХНТЮ увеличение радиальной подачи с 2 до 10 мк/об вызвало увеличение растягивающих напряжений у поверхности

image49

Рис. 34. Зависимость остаточных напряжений (кГ/ммз) от термической обра­ботки и глубины их залегания (мк):

1—параллельно направленню шлифования; 2—перпендикулярно направлению оси

от 40 до 65 кГ)мм2. При скоростном шлифовании стали ЗОХГСА HRC 50, при подаче / = 0,01 мм получены остаточные напряжения сжатия. Увеличение подачи на глубину до 0,1 мм вызывает в образцах растягивающие остаточные напряжения порядка 20—40 кГ/мм2.

Н. А. Подосенова исследовала эту зависимость при шлифова­нии стали ШХ15, 9ХС, У10А и 40Х HRC 50. Из всех параметров режима подача на глубину наиболее сильно влияет на остаточ­ные напряжения. При малой подаче возникают сжимающие на­пряжения. Увеличение подачи на глубину приводит к возникно­вению растягивающих напряжений.

При плоском шлифовании шарикоподшипниковой стали HRC 59 получено увеличение остаточных растягивающих напря­жений с увеличением подачи на глубину с 2,5 до 50 мк (рис. 35). Напряжения, возникающие при шлифовании стали, локализуют­ся в поверхностном слое до 0,15 мм.

Влияние выхаживания. Увеличение числа дополнительных проходов без поперечной подачи, по данным Н. А. Подосеновой, 66

приводит к уменьшению величины и глубины залегания сжи­мающих остаточных напряжений вследствие постепенного срщли — фования верхнего слоя повышенной твердости и приближения к поверхности отпущенной зоны. Так, например, после десяти про­ходов без поперечной подачи сжимающие остаточные напряже­ния уменьшаются в 2—3 раза, а после 15 проходов в 4—5 раз.

Глубина залегания этих напря­жений после 6—10 проходов уменьшается почти в 2 раза. При этом наблюдается понижение твердости шлифованной поверх­ности. При числе дополнительных проходов свыше десяти слой вто­ричной закалки практически от­сутствует, и отпущенная зона вплотную подходит к поверхно­сти.

Влияние скорости детали. По данным И. Л. Брозголя, возни­кающие на шлифованной поверх­ности растягивающие напряже­ния не зависят от vg, а глубина распространения резко умень­шается с ее повышением. На ре­жимах чистового шлифования глубина распространения оста­точных напряжений 3—5 мк.

При исследовании остаточных напряжений при шлифовании за­каленной и отпущенной шарикоподшипниковой стали с твердо­стью HRC 59 было установлено, что с увеличением скорости де­тали величина остаточных напряжений на поверхности и глуби­на их залегания снижается (рис. 36). Аналогичные результаты; были получены при шлифовании инструментальной и жаропроч­ной стали. . ,

Влияние окружной скорости круга. При врезном шлифовании — со скоростью круга г«= 13,28 и 37 м/сек остаточные напряжения сжатия имели место при ок=13 м/сек. Увеличение скорости кру­га приводило к возникновению растягивающих напряжений по­рядка 20 кГ/мм2. При шлифовании жаропрочной и шарикопод­шипниковой стали (HRC 59) получено, что со снижением скоро­сти с 30 до 15 м/сек снижается почти пропорционально глубина залегания остаточных напряжений.

Влияние закрепления деталей. Схема закрепления детали при обработке также оказывает влияние на распределение остаточ­ных напряжений. Проектируя приспособление для установи»

детали, следует учитывать возможность деформации детали при нагреве.

Пути снижения и регулирования остаточных напряжений.

При шлифовании характерны высокие градиенты температур в детали; у поверхности она близка к температуре плавления,

Подпись: Рис. 36. Зависимость остаточных напряжений (кГ/см2) и глубины их залегания (мк) от скорости вращения детали од: в — MiMUH; 6—Vg =48 м/мин; в—1,44 м’мчн; і—лараллельно направленню шлифования; 2—перпендикулярно направлению шлифования

а) 6) б)

а на глубине 0,5—1 мм — к начальной температуре детали. При полировании на станке ВПЛ-2 температура в предповерхностном слое детали невысокая и почти одинаковая. При полировании абразивный инструмент длительное время находится в контакте с рассматриваемым участком поверхности. В результате прогре­ва поверхностные слои свободно удлиняются и напряжений не возникает.

Предотвратить растягивающие напряжения у поверхности детали можно путем введения в технологический процесс допол­нительных регулирующих операций — виброконтактного полиро­вания, отжига, а также сквозного нагревания с последующим быстрым охлаждением.

В ПОВЕРХНОСТНОМ СЛОЕ
0 votes, 0.00 avg. rating (0% score)

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *