Yoga-mgn.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Лазерная обработка как перспективный метод повышения износостойкости металлорежущего инструмента

ПРОГРЕССИВНЫЕ МЕТОДЫ УПРОЧНЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА И ОСНАСТКИ

    Станислав Пенский 3 лет назад Просмотров:

1 ПРОГРЕССИВНЫЕ МЕТОДЫ УПРОЧНЕНИЯ РЕЖУЩЕГО ИНСТРУМЕНТА И ОСНАСТКИ Е. А. Зайцев, студент гр. МР-121, IV курс Научный руководитель: В. В. Трухин, к.т.н., доцент Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева г. Кемерово Проблема повышения работоспособности режущего инструмента одна из актуальных проблем машиностроения. Развитие техники диктует необратимость создания и внедрения в промышленность новых конструкционных материалов, обладающих повышенными физико-химическими и эксплуатационными свойствами. Создание в последнее время многих марок твердых сплавов, минералокерамики и внедрение сверхтвердых обрабатывающих материалов позволило частично решить задачи, возникающие в практике обработки металлов резанием. Для этого применяются методы, позволяющие существенно и целенаправленно влиять на работоспособность режущего инструмента и оснастки самого разнообразного назначения. К таким относятся карбонитирование, азотирование, хромирование, лазерная обработка, электроискровое упрочнение и др. В данной статье рассматриваются наиболее эффективные и освоенные методы нанесения покрытий упрочнения режущих инструментов и оснастки, получившие широкое распространение в машиностроении. Метод конденсации с ионной бомбардировкой (КИБ) относится к плазменным методам конденсации. В настоящее время, он получили широкое распространение в промышленности. Связано это с тем, что высокие скорости осаждения и большие плотности потока массы напыляемого материала, позволяют значительно улучшить механические и адгезионные свойства покрытий и обеспечить высокую производительность процесса. Условия конденсации дают возможность получать равномерные по плотности и толщине покрытия. Метод КИБ универсален в отношении возможности нанесения покрытий на различные материалы, в том числе и на быстрорежущие стали. Достоинства метода КИБ:

2 Универсальность обработки практически любых инструментальных материалов и нанесения покрытий любых чистых материалов(металлов и не металлов) или соединений (карбидов, нитридов, боридов). Высокое качество получаемых покрытий (хорошая адгезия, высокая плотность, отсутствие пор, однородность структуры, толщина пленки, качество поверхности покрытия) Высокая производительность процесса. Высокий ресурс системы, который при необходимости может обеспечивать использование этого метода в автоматических линиях, предназначенных для нанесения покрытий на инструмент. Повышение стойкости и износостойкости инструмента в 2,0 5,0 раза по сравнению с неупрочненными. К недостаткам можно отнести тот факт, что качество покрытий существенно зависит от режима конденсации. Данный метод осуществляется при помощи установки «Булат-3Т», изображенной на рисунке 1. Рис. 1 Установка «Булат-3Т» Следующий метод является недорогим и эффективным это метод электроискрового упрочнения инструмента и оснастки. Упрочнение данным методом заключается в легировании поверхности слоя инструмента (катодом) материалом электрода (анода) при искровом разряде в воздушной среде. Данный способ применяется для упрочнения режущего, вспомогательного инструмента, штампов технологической оснастки из традиционно применяемых сталей и т. д. Для реализации этого метода используются ручные и автоматические установки, такие как ЭФИ-10 (рис.2), Эфи-45, ЭФИ-46, «Элитрон-20», «Элма» и др.

3 Рис. 2 Установка ЭФИ-10 для электроискровой обработки; 1 корпус; 2 вибратор; 3 контактная пластина Следующий это метод лазерного упрочнения. Он является перспективным в направлении повышения износостойкости оснастки и инструментов. Его применяют для повышения стойкости технологической оснастки и инструмента, изготовленных из различных сталей (углеродистых, легированных и быстрорежущих). Лазерный метод упрочнения основывается на явлении высокоскоростного нагрева металла под действием лазерного луча до температур, превышающих температуру фазовых превращений в стали (но ниже температуры плавления), и последующего быстрого отвода тепла в основную массу металла. В данном методе используется лазерная установка «Квант-18» (рис. 3). Рис. 3 лазерная установка «Квант-18»

4 Для повышения стойкости режущего инструмента из быстрорежущей стали есть несколько способов, такие как насыщение поверхности инструмента, углеродом и азотом в жидкой среде карбонитрация, и в твердой и газовых средах карбонитрирование. Для химико-термической обработки режущего инструмента в небольших количествах целесообразно применение карбонитрирования в твердой среде. Газовая карбонитрация представляет собой химико-термический процесс диффузионного насыщения поверхностных слоев обрабатываемого инструмента азотом и углеродом из газовой фазы. Процесс основан на применении неядовитых веществ. Стойкость инструмента после карбонитрации на оптимальных режимах повышается от 1,5 до 4 раз. Применение данного метода осуществляется при помощи печи СШЦМ-6,5/9М1 (рис. 4). Рис 4. Печь СШЦМ-6,5/9М1 Выводы: 1) Для осуществления прогрессивных методов упрочнения оснастки и инструмента необходима организация специализированных участков в инструментальных цеха. 2) Все инструменты и оснастка перед упрочнением должны поступать в подготовительную зону участка для очистки от флюса, притока, различных покрытий и загрязнений для лучшего упрочнения. 3) После упрочнения детали должны передаваться в ОТК для сплошного визуального контроля на наличие возможных внешних дефектов и в

5 заводской лаборатории для выборочного контроля согласно ОСТ 4ГО ) Применение указанных методов упрочнения позволяет повысить стойкость и износостойкость инструмента и оснастки в 1,5-5,0 раза по сравнению с неупрочненными. Список литературы: 1. Методические указания «Проектирование участков упрочнения в инструментальном производстве» / В. В. Трухин. Кемерово: КузГТУ, с. 2. Лазаренко, Н. О. Электроискровое легирование металлических поверхностей / Н. О. Лазаренко. М. : Машиностроение, Иванов, Г. И. Технология электроискрового упрочнения и деталей машин / Г. И. Иванов. М. : Машгиз, 1961 г. 4. Хронусов, В. С. Влияние электроискровой упрочняющей обработки на износ разделительных штампов / В. С. Хронусов, Л. Д. Сиротенко. Вестник машиностроителя, Верещака, А. С. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями / А. С. Верещака. М. : Машиностроение, 1993.

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Особенности закалочного деформирующего резания

  • Аннотация
  • Авторы
  • Список литературы
  • Благодарности. Финансирование

Введение. Эффективным методом повышения износостойкости деталей машин является поверхностная закалка. Использование непосредственно металлорежущего оборудования для нагрева материала детали в процессе абразивной или лезвийной обработки является новым перспективным направлением в методах поверхностной закалки. Нагрев обрабатываемой поверхности достигается в процессе резания за счет пластических деформаций и трения между инструментом и заготовкой и сопровождается отделением стружки. Существует также относительно новый метод деформирующего резания (ДР), основу которого составляет как процесс резания, так и целенаправленного деформирования подрезанного слоя. В отличие от известных методов поверхностной закалки точением или шлифованием, закалка ДР производится без отделения материала заготовки в виде стружки. Подрезанный слой остается на поверхности в виде плотно уложенных слоев, прочно прикрепленных к основе. Цель работы: апробация метода деформирующего резания как средства поверхностного закалочного упрочнения. Задачами работы являлось выявление основных закономерностей и особенностей такой поверхностной закалки. В работе исследованы закаленные слои на наружной поверхности стальных образцов полученных методом ДР с толщиной закаленного слоя до 0,6 мм на сталях 20,35, 40Х. Методами исследования являются металлографические исследования закаленной структуры, в т.ч. распределение твердости, измерение сил и температур закалочного ДР, проведение сравнительных триботехнических испытаний. Результаты и обсуждение. Для ДР используется специальный инструмент, обеспечивающий процесс резания главной режущей кромкой, и исключающий процесс резания на вспомогательной кромке, являющейся деформирующей. При ДР подрезаемый слой интенсивно деформируется, нагревается и охлаждается за счет теплоотвода в сердцевину заготовки. Это приводит к образованию на поверхности закаленных наклонных тонких ребер, имеющих прочную связь с основой и плотно скрепленных друг с другом. Показано, что при закалочном ДР достигаются температуры подрезанного слоя, достаточные для структурно-фазовых превращений в сталях. Установлено, что скорости нагрева составляют более двух миллионов градусов Цельсия в секунду при сверхвысоких степенях и скоростях деформации, сопровождающих процесс ДР. Указанные условия при высоких скоростях охлаждения приводят к образованию упрочненных структур повышенной твердости и износостойкости. Показана возможность получения закалочных структур с толщиной упрочненного слоя до 1 мм, в том числе, состоящих из чередования наклонных слоев различной твердости, аналогичных по строению с дамасской сталью. Экспоненциального падения твердости по толщине упрочненного слоя, характерного для всех методов поверхностной закалки при ДР не наблюдается. Метод закалочного ДР имеет уникальные возможности воздействия на материал заготовки, соизмеримые со взрывными процессами по плотности мощности, развиваемым давлениям и скоростям нагрева. Образцы, закаленные ДР показали преимущества по износостойкости по сравнению с образцами объемной закалки. Закалка поверхностного слоя детали с использованием метода ДР экономически целесообразна, имеет высокую производительность, низкое энергопотребление позволяет отказаться от традиционных операций термообработки, требующих дорогостоящего специального оборудования, что в целом подтверждает перспективность развиваемого подхода закалки поверхностного слоя деталей.

Читать еще:  Как сделать фрезу по дереву своими руками?

1. Rajan T.V., Sharma C.P., Sharma A. Heat treatment principles and techniques. – Delhi, India: PHI Learning, 2011. – 408 p. – ISBN 812030716X.

2. Davis J.R. Surface hardening of steels understanding the basics. – Materials Park, OH, USA: ASM International, 2002. 319 p. – ISBN 0871707640.

3. Guo Y.B., Janowski G.M. Microstructural characterization of white layers by hard turning and grinding // Transactions of NAMRI/SME. – 2004. – Vol. 32. – P. 367–374.

4. Упрочнение покрытий специальным точением / С. Скобло, В.В. Коломиец, В.Ф. Ридный, Р.В. Ридный // Вісник СевНТУ. – 2010. – № 110. – C. 208–211.

5. Experimental investigation of hard turning / S. Naik, C. Guo, S. Malkin, D.V. Viens, C.M. Pater, S.G. Reder // 2nd International Machining and Grinding Conference. – Dearborn, MI, 1997. – P. 224–308.

6. Surface layer microhardness changes with high-speed turning of hardened steels / J. Kundrak, A.G. Mamalis, K. Gyani, V. Bana // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2011. – Vol. 53 (1). – P. 105–112.

7. Liu Z.Q., Ai X., Wang Z.H. A comparison study of surface hardening by grinding versus machining // Key Engineering Materials. – 2006. – Vol. 304–305. – P. 156–160.

8. An investigation of the grinding-hardening induced by traverse cylindrical grinding / T. Nguyen, M. Liu, L. Zhang, Q. Wu, D. Sun // Journal of Manufacturing Science and Engineering. – 2014. – Vol. 136 (5). – P. 051008-1–05100-10. – doi: 10.1115/1.4028058.

9. Hyatt G. Integration of heat treatment into the process chain of a mill turn center by enabling external cylindrical grind-hardening // Production Engineering – Research and Development. – 2013. – Vol. 7 (6). – P. 571–584. – doi: 10.1007/s11740-013-0465-3.

10. Patent 5775187 U.S. Method and apparatus of producing a surface with alternating ridges and depressions / N. Zoubkov, A. Ovtchinnikov. – N 8/545,640; appl. date 27.04.1994; publ. date 07.07.21998.

11. Патент 2556897 Российская Федерация. Способ поверхностного закалочного упрочнения режуще-деформирующим инструментом / Н.Н. Зубков, С.Г.Васильев, В.В. Попцов. – № 2014101642/02; заявл. 21.01.2014; опубл. 20.07.2015, Бюл. № 20.

12. Kukowski R. MDT – Micro deformation technology // Proceedings of ASME 2003 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. – Washington, DC, 2003. – P. 305–308.

13. Boiling heat transfer of different liquids on microstructured surfaces / I.A. Popov, A.V. Shchelchkov, N.N. Zubkov, R.A. Lei, Yu.F. Gortyshov // Russian aeronautics. – 2014. – Vol. 57, N 4. – P. 395–401. – doi: 10.3103/S1068799814040138.

14. Investigation of heat transfer in evaporator of microchannel loop heat pipe // A. Yakomaskin, V. Afanasiev, N. Zubkov, D. Morskoy // Journal of Heat Transfer. – 2013. – Vol. 135 (10). – Art. 101006. – doi: 10.1115/1.4024502.

15. Novel electrical joints using deformation machining technology. Part I: Computer Modeling / L. Solovyeva, N. Zubkov, B. Lisowsky, A. Elmoursi // IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology. – 2012. – Vol. 2 (10). – P. 1711–1717. – doi: 10.1109/TCPMT.2012.2207723.

16. Novel electrical joints using deformation machining technology. Part II: Experimental verification / L. Solovyeva, N. Zubkov, B. Lisowsky, A. Elmoursi // IEEE Transactions on Components, Packaging, and Manufacturing Technology. – 2012. – Vol. 2 (10). – P. 1718–1722. – doi: 10.1109/TCPMT.2012.2199755.

17. Zubkov N.N., Sleptsov A.D. Influence of deformational cutting data on parameters of polymer slotted screen pipes // Journal of Manufacturing Science and Engineering. – 2016. – Vol. 138, N 1. – P. 011007-1–011007-7. doi: 10.1115/1.4030827.

18. Klocke F. Manufacturing processes. 1. Cutting. – Berlin: Springer, 2011. – 504 p. – ISBN 978-3-642-11978-1. – doi: 10.1007/978-3-642-11979-8.

19. Chou S.K., Evans C.J. White layers and thermal modeling of hard turning surfaces // International Journal of Machine Tools & Manufacture. – 1999. – Vol. 39. – P. 1863−1881.

20. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обработки. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 663 c. – ISBN 978-5-7038-2701-7.

21. Mohamad A. Wear performance of a laser surface hardened ASTM 4118 Steel // Engineering and Technology Journal. – 2013. – Vol. 31, N 17. – P. 2335–2344.

22. Маслов А.Р. Резание металлов в современном машиностроении. – М.: ИТО, 2008. – 299 c. – ISBN 5-94275-049-1.

23. Чиркин В.С. Теплофизические свойства материалов ядерной техники. – М.: Атомиздат, 1968. – 483 c.

24. Davim P. Machining of hard materials. – London: Springer, 2011. – 211 p. – ISBN 978-1-84996-449-4. – doi: 10.1007/978-1-84996-450-0.

25. Burakowski T., Wierzchon T. Surface engineering of metals: principles, equipment, technologies. – Boca Raton, FL: CRC Press, 1998. – 592 p. – ISBN 9780849382253.

26. Altgilbers L. Explosive pulsed power. – London, UK: Imperial College Press, 2011. – 596 p. – ISBN-10: 1848163223.

27. Majumdar J.D., Manna I. Laser-assisted fabrication of materials. – Berlin: Springer, 2013. – 485 p. – ISBN 978-1848163225.

28. Оценка триботехнических характеристик стали 40Х после закалки деформирующим резанием [Электронный ресурс] / С.Г. Васильев, А.Г. Дегтярева, Н.Н. Зубков, В.В. Попцов, В.Н. Симонов // Инженерный журнал: наука и инновации. – 2017. – № 11. – URL: http://engjournal.ru/articles/1698/1698.pdf (дата обращения: 14.05.2018). – doi: 0.18698/2308-6033-2017-11-1698.

Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки России (Грант № 9.5617.2017 / ВУ).

Зубков Н.Н., Васильев С.Г., Попцов В.В. Особенности закалочного деформирующего резания // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2018. – Т. 20, № 2. – С. 35–49. – doi: 10.17212/1994-6309-2018-20.2-35-49.

Лазерная обработка как перспективный метод повышения износостойкости металлорежущего инструмента

Физико-технический институт НАН Б

Научно-техническое предприятие лазерных технологий «Физтех»

Введение. В деревообрабатывающем производстве используется различный режущий инструмент: пилы, ножи, фрезы, сверла и т.д. Изготавливаются они как из обычных инструментальных сталей типа У8-У12, так и из легированных типа 9ХС, ХВГ, Х6ВФ, Р6М5, Р18 и др. Изготавливается также инструмент, оснащенный режущим зубом или вставками из твердого сплава. Выбор марки материала для изготовления дереворежущего инструмента зависит от многих факторов: обрабатываемого материала, объемов обработки, типа инструмента, угловых параметров, режимов резания и т.д.

Процесс затупления инструмента для обработки древесины и древесных материалов представляет сложный комплекс явлений физико-механического, теплового и химического характера, которые происходят при резании в непосредственной близости к лезвию. Упрочняющие слои для дереворежущего инструмента должны обладать высокой твердостью и в то же время не снижать теплопроводности инструментального материала. При резании древесины в результате термической деструкции образуются агрессивные вещества, следовательно, упрочненные поверхности должны иметь повышенную коррозионную стойкость. Поскольку дереворежущий инструмент затачивается с малыми углами заострения, исключается применение толстых хрупких слоев, режущая кромка которых будет выкрашиваться в работе. Упрочнение должно производится таким образом, чтобы после переточки инструмента упрочненные поверхности продолжали выполнять свои функции.

Постановка задачи и методика выполнения. Выбирая определенный вид упрочнения, необходимо учитывать, как внутренние напряжения в упрочненном слое будут складываться с напряжениями, возникающими в инструменте от сил резания. От этого зависит, по какой поверхности передней (растянутой) или задней (сжатой) производить упрочнение.

Одним из перспективных технологических процессов повышения износостойкости дереворежущего инструмента является обработка рабочих кромок высококонцентрированными потоками лазерного излучения. Лазерная термообработка (закалка) позволяет значительно повысить микротвердость, теплостойкость, а также коррозионную стойкость упрочняемого инструмента [ 1,2 ] , а наличие программного управления лазерным лучом дает возможность упрочнять инструмент любой конфигурации.

Читать еще:  Что такое пристрелочный станок и как его изготовить самостоятельно

Целью данной работы являлось проведение исследований по разработке новых способов упрочнения дереворежущего инструмента, процесс затупления которого существенно отличается от износа металлорежущего.

Лазерная закалка инструмента производилась с использованием технологических лазерных комплексов на базе непрерывного СО2-лазера «Комета-2″ и импульсной установки «Квант 18М» Мощность излучения СО2 –лазера (Р) плавно регулировалась в диапазоне 200-1200 Вт, энергия в импульсе ( WE )установки «Квант 18М» в диапазоне 10-70 Дж.

Результаты исследований и их обсуждение. В области лазерной закалки исследовалось влияние основных параметров лазерного воздействия на структурно-фазовое состояние поверхности углеродистых и легированных инструментальных сталей. Определено влияние основных параметров (плотность мощности, диаметр пятна фокусировки лазерного луча ( d) , скорость перемещения) лазерного излучения на глубину зоны лазерного воздействия (ЗЛВ) и их связь с конечной получаемой структурой. Установлено, что ЗЛВ возрастает при увеличении мощности, снижении скорости обработки и уменьшении диаметра, однако при этом, как правило, максимального упрочнения поверхности не происходит. Максимальное упрочнение достигается при получении определенной структуры поверхностного слоя, а именно при получении структуры однородного мартенсита с повышенным содержанием углерода, измельчении зерна и образовании минимального количества остаточного аустенита. Это достигается определенными соотношениями между плотностью мощности и скоростью обработки и, как правило, данное соотношение является индивидуальным для каждой марки стали. Введение дополнительных легирующих элементов в доэвтектоидные стали благоприятно сказывается на микроструктуре при лазерной обработке. Уменьшение количества избыточного феррита в исходной структуре и снижение критической скорости закалки при охлаждении приводят к формированию относительно однородной микроструктуры с высокой микротвердостью. В эвтектоидных и заэвтектоидных сталях (У8-У12) в зоне лазерной закалки из твердой фазы можно выделить две области : вверху — область растворенных карбидов и внизу — область нерастворенных карбидов. В области растворенных карбидов твердый раствор насыщен углеродом, что приводит к образованию повышенного количества остаточного аустенита и снижению микротвердости. В области нерастворенных карбидов остаточного аустенита значительно меньше, и это приводит к тому, что именно эта часть зоны лазерного воздействия отличается максимальной твердостью (11000 — 13000 МПа). В связи с этим, данные группы сталей следует упрочнять на режимах, обеспечивающих получение структур с нерастворенными карбидами, т.е. с наибольшей скоростью обработки.

Несколько сложнее обстоит дело с лазерной закалкой легированных инструментальных сталей. Диффузионная подвижность углерода здесь уменьшается настолько, что трудно осуществить лазерную закалку при оптимальной степени аустенизации, т.е. с достаточным насыщением твердого раствора и минимальным растворением карбидной фазы. При малой мощности излучения может не достигаться насыщение аустенита и при закалке образуется малоуглеродистый мартенсит и остаточный аустенит. При большой энергии излучения возможно пересыщение аустенита за счет растворения карбидов, и после охлаждения образуется большое количество остаточного аустенита и происходит растворение упрочняющей карбидной фазы, что также приводит к снижению твердости. Следовательно, для высоколегированных сталей существует очень узкий интервал режимов, при которых мартенсит содержит достаточное количество углерода, а растворение карбидов находится в начальной стадии. В наибольшей степени это относится к сталям с повышенным содержанием хрома и, особенно, к быстрорежущим сталям (Х6ВФ, Х12, Х12М, Р6М5, Р18). В связи с тем, что контроль всех взаимосвязанных здесь параметров в условиях обработки больших партий инструмента достаточно сложен, и тот факт, что данная группа сталей требует более значительного упрочнения, чем обычная лазерная закалка, было предложено использовать для таких сталей метод комбинированной обработки — лазерной закалки и криогенной обработки. Последующая криогенная обработка позволит уменьшить содержание остаточного аустенита в поверхностном слое, устраняя ошибки при лазерной закалке. Такая обработка выполняется непосредственно после лазерного воздействия охлаждением всей детали в среде жидкого азота или иного криоагента, обеспечивающего охлаждение данной марки стали до температуры ниже конца мартенситного превращения. Применение криогенной обработки не приводит к растрескиванию деталей после извлечения из жидкого азота, а также в процессе испытаний.

Режимы упрочнения основных групп сталей, из которых изготавливается дереворежущий инструмент, представлены в Таблицах 1 и 2. Как видно, импульсная лазерная обработка дает максимальный прирост твердости, однако глубина упрочнения здесь несколько меньше. Это связано с более высокими скоростями нагрева и охлаждения. На практике следует придерживаться критерия достижения наибольшей производительности при лазерной обработке. А это, в первую очередь, зависит от размера инструмента и сложности профиля упрочняемой поверхности. Криогенная обработка легированных сталей дает прирост твердости во всех случаях.

Режимы упрочнения импульсным лазерным излучением

Ультразвуковая обработка как перспективный метод повышения износостойкости металлорежущего инструмента

Рубрика: 7. Машиностроение

Опубликовано в

Дата публикации: 09.12.2015

Статья просмотрена: 191 раз

Библиографическое описание:

Водин, Д. В. Ультразвуковая обработка как перспективный метод повышения износостойкости металлорежущего инструмента / Д. В. Водин. — Текст : непосредственный // Технические науки в России и за рубежом : материалы V Междунар. науч. конф. (г. Москва, январь 2016 г.). — Москва : Буки-Веди, 2016. — С. 31-33. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/164/9326/ (дата обращения: 01.11.2020).

Рассмотрена ультразвуковая обработка как один из основных методов повышения износостойкости металлорежущего инструмента, способствующая увеличению сроков его службы.

Ключевые слова: ультразвуковая обработка, ультразвук, ультразвуковая колебательная система.

В настоящее время в машиностроении применяется ультразвуковая обработка как один из перспективных методов повышения износостойкости металлорежущего инструмента. Основой ультразвуковой обработки является применение упругих волн с частотой колебаний от 20 кГц до 1 ГГц и они неуловимы на слух. В настоящее время ультразвуковая обработка может конкурировать с другими методами обработки и при этом оказывает влияние на повышение производительности и снижение износа металлорежущего инструмента1.

Ультразвуковая обработка применяется с помощью ультразвука с возможностью получения направленного излучения высокой интенсивности.

Ультразвуковая обработка, имеет ряд параметров, которые способствуют ухудшению состояния окружающей среды и воздуха активной зоны технологического оборудования2. Данные загрязнения влияют на технический уровень оборудования и качество технологического процесса. Все эти факторы влияют на эффективность продукции машиностроительных предприятий.

Основными преимуществами ультразвуковой обработки являются:

 применение высокопроизводительной обработки различных материалов;

 повышение износостойкости и прочности металлорежущего инструмента;

 высокие показатели упрочнения металлорежущего инструмента;

 высокая точность обработки;

 высокий уровень производительности.

К основным недостаткам ультразвуковой обработки относятся:

 сокращение производительности рабочих;

 малая глубина обработки;

 ухудшению состояния окружающей среды и воздуха активной зоны;

 негативное влияние на человеческий организм.

Ультразвуковая обработка основана на применении ультразвуковой колебательной установки, в состав которой входят:

 рабочий инструмент, который создает ультразвуковое поле в обрабатываемом объекте или непосредственно воздействует на него.

Главный показатель ультразвуковой колебательной системы  это резонансная частота3. Применение технологических процессов с использованием колебательной установки основано на получении наибольших значений амплитуд ультразвуковых волн, возникающих на резонансных частотах. Номиналы резонансных частот колебательных систем должны быть в пределах разрешенных диапазонов (18, 22 и 44 кГц).

Совершенствование технологии ультразвуковой обработки и создание малогабаритных, высокоэффективных и многофункциональных станков и колебательных установок, относятся к основным требованиям современного машиностроительного производства. Разработки более совершенных ультразвуковых колебательных установок с использованием новых схем преобразователей, концентраторов, рабочих инструментов, материалов для их изготовления и высоким коэффициентом полезного действия направлены на увеличение эффективности ультразвуковой обработки4.

Для эффективной ультразвуковой обработки необходимо усовершенствование технологии и методики её применения. Генератором ультразвуковых колебаний и колебательную систему необходимо рассматривать как единое целое, так как они тесно связаны.

Наибольшая эффективность работы ультразвукового оборудования осуществляется при тесном взаимодействии всех узлов и компонентов5. Необходимо учитывать, что любое воздействие на колебательную систему способствует изменению о её характеристик, которые оказывают влияние на параметры генератора. На работу генератора колебаний влияет изменение параметров колебательной системы. Факторы, оказывающие влияние на работу генератора делятся на четыре группы:

 влияние на работу генератора со стороны внешней среды, за счет изменения параметров колебательной системы;

Читать еще:  Модернизация ЧПУ станков газо-плазменной резки металла

 влияние на работу генератора со стороны концентратора за счет изменения его параметров;

 влияние рабочих инструментов на параметры колебательной системы;

 влияние на параметры электрического генератора за счет изменения режимов работы и технических характеристик отдельных элементов электронной схемы генератора.

В колебательной системе существуют соединения, которые обеспечивают связь между элементами. Соединения могут быть как неразъемными, так и разъемными. Колебательную систему выполняют в виде отдельного узла. Этот узел должен соответствовать следующим требованиям:

 работать в заданном диапазоне частот и обладать необходимой мощностью, которая обеспечивает необходимую интенсивность излучения или амплитуду колебаний;

 быть прочным и износостойким;

 должен соответствовать требованиям техники безопасности.

Качество работы любой колебательной системы зависит от величины внутренних и механических потерь. Потери в ультразвуковой колебательной системе зависят от материала, из которого они сделаны, но это не является единственным фактором, определяющим потери.

Одними из главных являются особенности качества конструкции колебательной системы и отдельных ее элементов6. При интенсивном воздействии ультразвуковой установки у работников, работающих, рядом с ней наблюдаются отклонения в центральной нервной и периферической системе, а также сердечнососудистой и эндокринной системах.

Ультразвук нельзя услышать, но он, тем не менее, воздействует на барабанные перепонки, и может причинять острую боль. Ультразвук применяется в производственных процессах при металлообработке7.

Работники, которые длительное время обслуживают, ультразвуковое оборудование часто жалуются на головную боль, головокружение, общую слабость, сонливость, нарушение сна, раздражительность, ухудшение памяти, чувствительность к звукам, боязнь яркого света.

Для индивидуальной зашиты от действия ультразвука применяют наушники, резиновые перчатки, звукоизолирующие материалы, кожухи, экраны, звукопоглощающие устройства.

Ультразвуковая обработка является эффективным и перспективным методом повышения износостойкости металлорежущего инструмента.

На кафедре «Компьютерно-интегрированные системы в машиностроении» ФГБОУ ВПО «ТГТУ» активно развивается следующее направление научной деятельности: получение и обработка композиционных материалов, выбор и создание новых интеллектуальных САПР-ТП, а также адаптация систем автоматизированного проектирования технологических процессов механической обработки и сборки.

ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ЛАЗЕРНОЙ МОДИФИКАЦИИ НА СТРУКТУРУ, СВОЙСТВА И ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ МЕЛКОРАЗМЕРНОГО ИНСТРУМЕНТА ИЗ БЫСТРОРЕЖУЩЕЙ СТАЛИ Р6М5

Аннотация

В статье рассмотрена проблема повышения износостойкости мелкоразмерного металлорежущего инструмента. Одним из наиболее перспективных путей решения этой проблемы является термическая обработка высококонцентрированными потоками энергии, создаваемыми лучом лазера. Современные оптоволоконные лазеры сочетают в себе высокую плотность мощности лазерного излучения с возможностью доставки луча лазера в наиболее труднодоступные области для обработки за счет использования оптического волокна. Изучение и прогнозирование свойств и структуры модифицируемой зоны является важным элементом подготовки технологического процесса и позволяет подобрать оптимальные режимы лазерной обработки.

В работе приводятся результаты экспериментального исследования влияния параметров лазерной модификации на состояние и свойства поверхностного слоя образцов из быстрорежущей стали Р6М5. Получены зависимости глубины и ширины зоны термического влияния от мощности лазерного излучения. Произведены измерения микротвердости различных участков обработанной поверхности, подробно изучена получаемая структура для различных режимов лазерной модификации. Выявлено повышение микротвердости при лазерной модификации оптоволоконным лазером при работе в квазинепрерывном режиме. Установлена граница между режимами лазерной модификации с оплавлением и без него для инструментальной стали Р6М5. В качестве практического приложения полученных результатов была проведена оценка износостойкости мелкоразмерного инструмента в зависимости от предложенных режимов. Установлены режимы лазерной модификации, позволяющие повысить стойкость спиральных сверл малого диаметра в 5 и более раз. Результаты испытаний свидетельствуют о невозможности использования некоторых рассматриваемых режимов для модификации рабочих поверхностей инструмента ввиду катастрофического износа обработанной поверхности и разрушения режущей кромки в процессе резания.

Биографии авторов

Литература

  • PDF

Авторы, публикующие статьи в журнале «Вектор науки Тольяттинского государственного университета», соглашаются на следующее:

1. Автор, направляя рукопись в редакцию журнала «Вектор науки Тольяттинского государственного университета», соглашается с тем, что Редакции переходят исключительные имущественные права на использование статьи (переданного в редакцию журнала материала, в т. ч. такие охраняемые объекты авторского права, как рисунки, схемы, таблицы и т. п.), в том числе на воспроизведение в печати и в сети Интернет; на распространение; на перевод материалов на английский язык.

2. Автор гарантирует наличие у него исключительных прав на использование переданного редакции материала. В случае нарушения данной гарантии и предъявления в связи с этим претензий к Редакции Автор самостоятельно и за свой счет обязуется урегулировать все претензии.

Редакция не несет ответственности перед третьими лицами за нарушение данных Автором гарантий.

3. За Автором сохраняется право использования его опубликованного материала, его фрагментов и частей в личных, в том числе научных, преподавательских, целях. Перепечатка материалов, опубликованных в журнале, другими физическими и юридическими лицами возможна только с письменного согласия Редакции, с обязательным указанием номера журнала (года издания), в котором был опубликован материал.

Существующие методы отделочно-упрочняющей обработки, применяемые для повышения износостойкости металлических поверхностей

Обзор различных методов упрочняющей, отделочной обработки, позволяющих добиваться повышения износостойкости деталей пар трения. Рекомендации по выбору оптимальных для конкретных пар трения технологических процессов из всех существующих методов упрочнения.

  • посмотреть текст работы «Существующие методы отделочно-упрочняющей обработки, применяемые для повышения износостойкости металлических поверхностей»
  • скачать работу «Существующие методы отделочно-упрочняющей обработки, применяемые для повышения износостойкости металлических поверхностей» (статья)

Подобные документы

Материалы для работы в узлах трения. Зависимость износостойкости материала от условий работы, фрикционных свойств — от его природы. Классификация машин по кинематическому признаку. Износ и коэффициент трения металлических и неметаллических материалов.

реферат, добавлен 18.04.2014

Совершенствование технологических методов повышения долговечности деталей машин и элементов конструкций путем нанесения покрытий или упрочняющей обработкой поверхности. Особенность определения напряженно-деформированного состояния поршневого пальца.

статья, добавлен 31.01.2019

Применение ионно-лучевой обработки для повышения износостойкости деталей деревообрабатывающих станков. Упрочнение поверхности стальных ножей фрез пучками ионов азота высокой энергии. Преимущества метода борирования и цементирования в порошковой среде.

статья, добавлен 29.11.2018

Технологические методы повышения прочности коленчатых валов двигателей. Экспериментальные схемы упрочняющей и стабилизирующей виброобработки валов. Равномерное упрочнение поверхностного слоя всех элементов детали, отделка и скругление острых кромок.

статья, добавлен 28.07.2017

Технологические схемы виброударной упрочняющей обработки, обеспечивающие повышение производительности, надежности и долговечности длинномерных деталей сложной конструкции. Параметры процесса, влияющие на интенсивность и производительность обработки.

автореферат, добавлен 14.07.2018

Очерк технологических процессов обрубки и зачистки отливок. Обзор термической обработки металлов и сплавов. Техника точения поверхностей деталей на токарных и сверлильных станках. Способы фрезерования плоскостей фрезами. Притирка и доводка детали.

курсовая работа, добавлен 31.10.2013

Молекулярно-механическая природа трения. Трение металлических поверхностей при высоких температурах. Оценка поведения масел при различных видах трения. Модели триботехнических систем, особенности изнашивания деталей. Твердые смазочные материалы.

лекция, добавлен 03.04.2019

Ультразвуковая обработка как один из перспективных методов повышения износостойкости металлорежущего инструмента. Физическая сущность метода. Инструмент, оснастка и оборудование. Правила по технике безопасности для работы производственного персонала.

реферат, добавлен 09.04.2020

Изнашивание материалов узлов трения. Смазка и её роль в процессах трения. Обработка поверхности для снижения изнашивания. Методы повышения триботехнических свойств. Суть фрикционных передач. Материалы колёс, их свойства. Структура методов расчета износа.

контрольная работа, добавлен 20.01.2016

Результаты исследований предельно допустимого уровня износа наиболее ответственных деталей. Особенности применения и закономерности влияния лазерной и гидроабразивной обработки поверхностей контакта деталей строительных машин на их износостойкость.

статья, добавлен 12.03.2016

  • «
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
  • 6
  • 7
  • 8
  • »
  • главная
  • рубрики
  • по алфавиту
  • вернуться в начало страницы
  • вернуться к подобным работам
  • Рубрики
  • По алфавиту
  • Закачать файл
  • Заказать работу
  • Вебмастеру
  • Продать
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • сколько стоит заказать работу?

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу и оценить ее, кликнув по соответствующей звездочке.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector