Тема: Исследование микрорельефа поверхности, формируемой при ультразвуковой упрочняющей обработке

Аннотация. Введение.
На сегодняшний день от свойств поверхности деталей и узлов зависит безопасность их работы и эксплуатационные характеристики, так как в процессе использования они контактируют между собой или окружающей средой. В связи с общей тенденцией усовершенствования и усложнения узлов и деталей практически во всех отраслях жизнедеятельности человека возникает необходимость повышать качество их поверхностного слоя, который больше всего подвержен износу и воздействию агрессивной окружающей среды. Поэтому на сегодняшний день любые детали, подверженные повышенным нагрузкам требуют более высоких стандартов при производстве, так как на поверхности создаются напряженные состояния, в результате которых, в дальнейшем, образуются трещины и как следствие - их разрушение. Если рассматривать в целом эксплуатацию механизмов, то в процессе его работы он контактирует с другими деталями или взаимодействует с окружающей средой [1]. Сопротивление коррозии, сопротивление контактной усталости, сопротивление длительному износу, величина шероховатости - это важные характеристики поверхностного слоя, а взаимосвязь этих параметров говорит о необходимости изготавливать достаточно твёрдые детали, имеющие сжимающие упругие напряжения, гладкий поверхностный слой с минимальным количеством микронеровностей и мелкодисперсной структурой. Довольно популярными доработки деталей по сегодняшний день остаются такие классические способы как: доводка, шлифование и хонингование, однако использование вышеописанных методов в качестве финишной операции не всегда позволяет достичь заданных характеристик поверхности за счёт особенностей технологии.
Среди методов, упрочняющих поверхностный слой, существуют способы с применением ультразвуковых колебаний, такие как вибрационное накатывание и выглаживание. С помощью высокочастотных импульсов деформирующего элемента получается достигать высоких характеристик поверхности за счёт «сдавливания» вершин неровностей во впадины, если рассматривать с процесс с точки зрения профиля поверхности. Также можно отметить, что в процессе деформации поверхности происходят множественные сдвиги в кристаллической решётке, что приводят к сжимающим остаточным напряжениям, благоприятно влияющим на твёрдость образца. Особенностью метода является захват не всей поверхности образца, а лишь только нескольких миллиметров. В ходе обработки деформирующий элемент образовывает небольшую область деформации, которая перемещается по образцу со скоростью продольной подачи. Достоинствами УЗО является относительная простота реализации, на различного рода производствах, а также небольшая стоимость внедрения необходимого оснащения для использования данного метода выглаживания на станках токарной группы. Как следствие - с помощью вложений с использованием этой технологии выглаживания с применением ультразвуковых технологий можно добиться увеличения сроков эксплуатации и качества деталей и узлов за счёт увеличения стойкости к коррозии, усталости, увеличением твёрдости образцов и т.п. Применение метода ультразвуковой обработки позволяет получить поверхность отличную по характеристикам от традиционных методов обработки, с высокими антифрикционными свойствами. [2]
Купить

После проведения эксперимента было установлено, что в технологическом процессе ультразвукового упрочения поверхностей существует прямая связь между параметрами выглаживания (скорость вращения заготовки, продольная подача деформирующего инструмента, величина статического усилия на поверхностный слой, а также частота работы инструмента) на топографию и микрогеометрию обрабатываемых деталей. После анализа уже существующих способов упрочения метод ультразвукового выглаживания он показал конкурентные характеристики чистоты поверхности среди классических способов упроченния поверхностного слоя, поэтому может являться перспективным методом операции финишной обработки поверхности. Следует отметить, что за счёт особенностей применения этого метода его можно рассматривать как альтернативу абразивным методам обработки поверхностей. Для объективной оценки качества поверхности применяли оценку фрактальных характеристик при помощи периферийного оборудования.
После применения ультразвуковой упрочняющей обработки можно наблюдать следующие технологические характеристики поверхности:
1) обеспечение шероховатости поверхности 0,2... 0,4 мкм по Ra
2) повышение микротвердости поверхностного слоя до 50 %
3) формирование сжимающих остаточных напряжений
4) сравнительно невысокие усилия обработки (возможность обработки тонкостенных изделий)
5) улучшение стойкости поверхности к коррозии
6) возможность использовать на универсальном металлорежущем оборудовании и на станках с ЧПУ
7) возможность обработки твердых материалов

Купить