Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния вопроса и задачи исследований 8
1.1. Аналитический обзор методов финишной обработки деталей незакрепленным шлифовальным материалом 8
1.1.1. Отделочно-зачистная обработка во вращающихся барабанах 8
1.1.2. Финишная обработка в вибрирующих контейнерах 10
1.3.1. Турбоабразивная обработка деталей 13
1.1.1. Центробежно-ротационная обработка деталей 15
1.1.2. Струйно-абразивная обработка 17
1.1.3. Обработка деталей шлифовальным материалом, уплотненным инерционными силами 20
1.1.4. Обработка поверхностей деталей абразивной средой, статически уплотненной внешним давлением 24
1.2. Выводы, цель и задачи исследования 29
2. Теоретическое исследование контактного взаимодействия абразивных частиц с обрабатываемыми поверхностями деталей 31
2.1. Принципиальная схема обработки винтовых поверхностей шлифовальным материалом, уплотненным давлением сжатого воздуха, в камере с эластичными стенками 31
2.2. Исследование движения частиц по обрабатываемой поверхности 33
2.3. Исследование контактного взаимодействия уплотненной абразивной среды с обрабатываемой поверхностью 38
2.4. Моделирование контактного взаимодействия абразивной частицы и поверхности детали 47
2.5. Определение производительности и шероховатости поверхности при обработке винтовых поверхностей деталей уплотненным шлифовальным материалом 68
2.6. Тепловые процессы в зоне контакта уплотненного абразивного материала и винтовой поверхности детали 71
Выводы 74
3. Экспериментальные исследования влияния технологических факторов на производительность обработки 76
3.1. Оборудование, приборы и методика проведения экспериментальных исследований 76
3.2. Исследование влияния технологических факторов на съем металла 83
Выводы 102
4. Исследование качественных характеристик обработанной поверхности . 103
4.1. Влияние технологических факторов на формирование шероховатости поверхности 103
4.2. Исследование микротвердости, остаточных напряжений и микрорельефа поверхности обработанных деталей 117
4.3. Оценка точности профиля винтовой поверхности червяка 123
Выводы 126
5. Практические рекомендации по применению технологии финишной обработки винтовых поверхностей деталей 127
5.1. Устройство для обработки уплотненным шлифовальным материалом винтовых поверхностей длинномерных деталей 127
5.2. Рекомендуемые режимы и условия обработки 135
5.3. Технико - экономическая эффективность промышленного внедрения обработки винтовых поверхностей деталей уплотненным шлифовальным материалом 135
Выводы 140
Основные выводы и результаты 141
Литература 143
Приложения 156
- Обработка поверхностей деталей абразивной средой, статически уплотненной внешним давлением
- Исследование контактного взаимодействия уплотненной абразивной среды с обрабатываемой поверхностью
- Исследование влияния технологических факторов на съем металла
- Исследование микротвердости, остаточных напряжений и микрорельефа поверхности обработанных деталей
Введение к работе
Актуальность темы. В различных отраслях машиностроения используются детали с винтовыми рабочими поверхностями. Обработка таких деталей при высоких требованиях к качеству поверхности весьма трудоемка и не обеспечивает достижения стабильных качественных характеристик.
Повышение требований к точностным и качественным показателям поверхностей деталей обусловило дальнейшее развитие и совершенствование технологии финишных методов абразивной обработки. Особенно широкое распространение получили методы обработки деталей свободным абразивом, так как они позволяют во многих случаях механизировать отделочные операции и повысить качественные показатели рабочих поверхностей преимущественно сложного профиля, а также сократить объем непроизводительного ручного труда. Большой вклад в развитие технологии финишной обработки деталей внесли отечественные ученые: Е. Н. Маслов, A. П. Бабичев, М. А. Тамаркин, 3. И. Кремень, Л. В. Худобин, А. Н. Мартынов, B. 3. Зверовщиков, В. А. Скрябин, В. О. Трилисский и др.
Выполненный аналитический обзор показал, что достижение требуемого качества винтовых поверхностей деталей, таких как шнеки, червяки и т.п., сопряжено со значительными технологическими трудностями. Операции шлифования, используемые для достижения точностных параметров закаленных деталей, являются трудоемкими, выполняются с применением профильных шлифовальных кругов, для сохранения работоспособности которых необходимо периодически производить профилирование и правку, а в качестве финишных операций применяют, как правило, дополировку криволинейных поверхностей.
Обработка деталей шлифовальным материалом, уплотненным инерционными силами, позволяет во многих случаях механизировать финишную обработку деталей со сложным профилем рабочей поверхности. Отдельные способы этого метода исследованы и нашли применение в промышленности. Перспективной является финишная обработка деталей в камерах с эластичными стенками при уплотнении абразивной среды внешним давлением. Однако недостаточно изучена технология камерной обработки деталей с винтовыми поверхностями при статическом уплотнении рабочей среды внешним давлением.
Для определения эффективных режимов и условий обработки необходимы исследования контактного взаимодействия винтовых поверхностей деталей с абразивной средой, уплотненной внешним давлением, и влияния технологических факторов на качество поверхности деталей, создание новых схем обработки длинномерных деталей (шнеки, ходовые винты и т.п.). В связи с этим тема диссертационной работы, направленная на изучение условий формирования режущей способности профильного инструмента при уплотнении шлифовального материала в камере с эластичными стенками и на этой основе повышения качества поверхностного слоя деталей с винтовыми поверхностями, является актуальной.
Объект исследования — технологическая операция финишной обработки винтовых поверхностей деталей и средства ее оснащения во взаимосвязи с технологическим процессом изготовления деталей типа червяков, шнеков, винтов.
Предмет исследования — методы и средства технологического обеспечения параметров качества винтовых поверхностей деталей.
Научная новизна.
Установлены закономерности движения частиц шлифовального материала по обрабатываемой поверхности, кинематические и динамические характеристики частиц и их влияние на качественные показатели обработанной поверхности и интенсивность съема металла.
Разработаны математические модели, отражающие влияние технологических режимов, материала заготовки и зернистости шлифовального материала на качественные характеристики винтовых поверхностей деталей и производительность обработки уплотненным шлифовальным материалом.
Раскрыт механизм формирования шероховатости поверхности при финишной обработке червяков и ходовых винтов, что позволило регламентировать технологические режимы и условия обработки.
Выполнены комплексные исследования влияния технологических режимов и условий на качество винтовых поверхностей и производительность обработки, что позволило обосновать пути повышения качественных показателей поверхностного слоя при камерной абразивной обработке деталей.
Практическая ценность работы.
Предложены новый способ и устройство для осуществления финишной обработки винтовых поверхностей деталей шлифовальным материалом, уплотненным давлением сжатого воздуха в камере с эластичными стенками.
Разработаны практические рекомендации по выбору режимов обработки винтовых поверхностей деталей уплотненным шлифовальным материалом.
3. Разработано , технологическое оснащение для токарных и сверлильных станков и оборудование для обработки длинномерных винтов уплотненным шлифовальным материалом (патент Российской Федерации №2218262).
Реализация результатов работы.
Результаты выполненных исследований внедрены на ОАО «Пензкомпрессормаш» и ОАО «Пензадизельмаш», что позволило повысить качество обрабатываемых винтовых поверхностей и снизить трудоемкость финишной обработки деталей.
На защиту выносятся:
1. Математические модели шероховатости поверхности и производительности процесса обработки при варьировании технологических
7 режимов, основанные на результатах теоретических и экспериментальных исследований.
Результаты экспериментальных исследований шероховатости поверхности, микротвердости и остаточных напряжений, возникающих в поверхностных слоях детали после обработки, а также величины и равномерности удаления припуска по профилю винтовой поверхности.
Методика назначения режимов финишной обработки винтовых поверхностей деталей шлифовальным материалом, уплотненным в камере.
Практическое внедрение нового способа на ОАО «Пензкомпрессормаш» и ОАО «Пензадизельмаш».
Обработка поверхностей деталей абразивной средой, статически уплотненной внешним давлением
Способ обработки деталей в статически уплотняемой абразивной среде [15, 55, 56] относится к финишным методам обработки и может быть использован при шлифовании и полировании деталей, преимущественно сложного профиля.
Сущность данного способа заключается в том, что, с целью интенсификации процесса обработки путем обновления зерен шлифовального материала, участвующих в процессе резания, подачу жидкости или газа в камеру давления осуществляют циклически, а в момент разуплотнения через абразивную среду, находящуюся в рабочей камере, производят принудительную циркуляцию СОЖ, причем цикл заканчивают в разуплотненной среде.
Обработку производят следующим образом (рис. 1.8). Обрабатываемую деталь 1 устанавливают на шпиндель 2 и помещают в рабочую камеру, образованную крышкой 3, днищем камеры давления 4 и цилиндрической эластичной резиновой оболочкой 5. Рабочую камеру заполняют обрабатывающей средой 6. Оболочка деформируется давлением жидкости или газа 7, подаваемого в камеру давления 4. Система циркуляции смазочно-охлаждающей жидкости состоит из насоса 8, бака 9, системы трубопроводов 10, фильтра 11, магнитного сепаратора 12.
Обрабатываемой детали, погруженной на шпинделе в обрабатывающую среду, сообщают принудительное вращение и одновременно подают СОЖ в рабочую камеру. Обеспечивают циклическую подачу сжатого газа или жидкости в камеру давления, чем обеспечивается уплотнение обрабатывающей смеси. Синхронно с подачей давления прекращают подачу СОЖ в рабочую камеру с абразивом, чтобы обеспечить более полное уплотнение абразивной смеси. Избыток жидкости при сжатии эластичной оболочки 5 стекает через фильтр 11 в бак 9, при этом магнитный сепаратор 12 очищает жидкость от металлических примесей (мелкой стружки, частичек металла, заусенцев с деталей).
В момент разуплотнения, одновременно с прекращением подачи сжатого газа или жидкости в камеру давления 4, возобновляется циркуляция жидкости в рабочей камере, что создает благоприятные условия абразивного резания и охлаждения обрабатываемых поверхностей деталей. Кроме того, циркуляция жидкости через абразив способствует более интенсивному перемешиванию абразивных частиц и обновлению их в зоне контакта с обрабатываемой поверхностью, что способствует стабилизации процесса абразивного резания. Усложняется при этом траектория движения частиц по обрабатываемой поверхности, что позволяет уменьшить шероховатость и улучшить качество обработки.
Обработка в конце цикла без уплотнения обрабатывающей среды позволяет значительно уменьшить шероховатость поверхности после удаления технологического припуска.
Частота циклов уплотнения обрабатывающей среды и синхронное прекращение при этом подачи жидкости в рабочую камеру устанавливается с помощью реле времени. Реле времени обеспечивает также автоматическое отключение привода вращения шпинделя с деталями после окончания обработки. Окончательное формирование поверхности производят в режиме выхаживания без уплотнения обрабатывающей среды.
В предложенном способе обработки винтовых поверхностей уплотненный абразивный материал выступает в роли режущего инструмента, который формируется из незакрепленных абразивных частиц под действие давления сжатого воздуха. При этом слой уплотненных абразивных частиц копируют форму обрабатываемого профиля.
Как при любом другом способе обработки уплотненный слой абразивного материала в значительной степени определяет качественные характеристики процесса обработки профиля винтовой поверхности. Вместе с тем в данном способе обработки невозможно представить режущий инструмент вне процесса обработки. Масса абразивного материала сама по себе не может служить объектом для исследования при изучении режущего инструмента, формирующегося в данном методе. Исследование свойств режущего инструмента в силу того, что он существует только непосредственно в процессе обработки связано с определенными техническими трудностями [54].
Особенность данного способа заключается в том, что в массе уплотненного абразивного материала между отдельными зернами, в отличие от шлифовальных кругов, отсутствует жесткая связка. Однако массу уплотненного абразивного материала можно представить целостным инструментом, который благодаря возникающим фрикционным связям обладает достаточно высокой прочностью и жесткостью.
В силу высокой степени подвижности зерна, абразивной массы копируют форму обрабатываемой детали, что обеспечивает возможность обработки деталей со сложным профилем без трудностей, которые возникают при обработке связанным абразивом (шлифовальные круги, бруски и т.д.). Процесс постоянного обновления зерен абразивного материала в зоне резания позволяет избежать сложных технологических операций по правке и профилированию режущего инструмента.
В практическом применении могут быть использованы абразивные порошки, получаемые из различных абразивных материалов. Наибольшее применение получил электрокорунд нормальный марок: 14А, 15А, а также электрокорунд белый марок: 24А, 25А различной зернистостью от F16 до М7. Электрокорунд является одним из наиболее широко распространенных абразивных материалов и удовлетворяет всем необходимым требованиям для данных методов обработки деталей.
Отдельное абразивное зерно в уплотненной обрабатывающей среде, в процессе контакта с обрабатываемой поверхностью выступает в роли отдельного режущего элемента. Поэтому режущие свойства уплотненной массы абразивного материала во многом зависят от характеристик отдельных зерен.
Установлено [54, 112], что при обработке деталей уплотненной абразивной средой, съем материала происходит за счет резания выступами микрорельефа поверхности зерна. Также были получены значения геометрических параметров выступов микрорельефа зерен электрокорунда и исследованы режущая способность и стойкость абразивного инструмента, а также определена плотность контактирования абразивных зерен с поверхностью детали.
По результатам проведенных исследований [54] видно, что независимо от зернистости абразива, выступы микрорельефа зерен имеют ширину Вм = 5.. Л5 мкм, высоту /zM=(0,1...0,3)i?M, а радиус округления вершин рм = ОД ...0,5 мкм. Данные размеры на порядок меньше размеров режущих элементов выступов микропрофиля абразивного зерна при шлифовании и полировании. Следовательно, обработка деталей незакрепленным шлифовальным материалом, уплотненным в камере давлением сжатого воздуха, является более тонким видом абразивной обработки и обеспечивает получение меньшей шероховатости поверхности.
При данном виде обработке в силу постоянного процесса перемещения и взаимного поворота зерен абразивной массы, а также за счет быстрого разрушения микровыступов и образования новых выступов, абразивные зерна в течение длительного времени сохраняют свою режущую способность, так как они работают в режиме самозатачивания. Эти данные подтверждаются экспериментальными исследованиями зависимости величины съема металла от продолжительности обработки, которые показывают, что данная зависимость в течение длительного времени сохраняет практически линейный характер, что свидетельствует о высокой режущей способности абразивных зерен.
Исследование контактного взаимодействия уплотненной абразивной среды с обрабатываемой поверхностью
При любом виде обработки шлифовальным материалом на обрабатываемую поверхность оказывает воздействие совокупность единичных зерен. В связи с этим исследования были направлены на изучение закономерностей резания единичным абразивным зерном.
Отдельное абразивное зерно имеет определенные геометрические размеры, радиус округления вершины р и угол ф между гранями, образующими вершину абразивной частицы.
Внедрение вершины абразивного зерна в обрабатываемую поверхность определяется приложенной к зерну нагрузкой, свойствами абразивного материала и геометрическими характеристиками зерна. В проведенных исследованиях [60] показано, что деформация материала обрабатываемой поверхности при микрорезании абразивной частицей зависит от глубины внедрения вершины частицы h и радиуса округления вершины зерна р. Увеличение отношения hip приводит к увеличению угла резания 5Х (рисунок 2.3), а передний угол ух будет иметь отрицательное значение. Величина фактического переднего угла в некоторой точке х выступа абразивной частицы определяется из выражения: где hx - толщина снимаемого слоя в точке х.
Значение фактического угла резания бх можно определить по выражению: Значение углов yx и 5X зависит от параметров /гир. Микровыступы М и субмикровыступы N, образующие профиль вершины зерна, выступают в роли самостоятельных режущих элементов, снимающих мельчайшие стружки металла.
При значительном уменьшении глубины внедрения h величины углов Yx и 5Х увеличиваются до такой степени, что резание становится практически невозможным и микрорезание переходит в процесс пластического деформирования. При дальнейшем уменьшении величины h возникает только упругая деформация металла.
Исследованиями [45] установлен переход от пластического деформирования к резанию в виде: где т - прочность на срез адгезионной связи; от - предел текучести материала.
По данным исследований [46] процесс стружкообразования для резания без смазки осуществляется при /z/p 0,1, а со смазкой — при /г/р 0,2...0,5.
Таким образом, в зависимости от соотношения /гир при абразивном воздействии на обрабатываемую поверхность происходит упругое деформирование, пластическое деформирование или микрорезание.
На процесс стружкообразования при абразивной обработке большое влияние оказывают пластическое деформирование и физико-механические свойства металла детали. Для оценки доли объема срезаемого металла по всему объему царапины, в работе [67] предложен коэффициент стружкообразования Кс, представляющий собой отношение объема металла, удаляемого в виде микростружки Vc, к теоретическому объему царапины Vn, т.е.
Богомолов Н.И. указывает, что в условиях реальной обработки с увеличением глубины микрорезания не наблюдается скачкообразного перехода от процесса снятия металла к отделению стружки. Процесс диспергирования металла начинается в этом случае при относительной глубине микрорезания h I р = 0,04...0,08 и осуществляется микровыступами на вершинах абразивных зерен. Микронеровности и субмикронеровности на рабочей поверхности зерен даже при малых глубинах осуществляют микрорезание, поэтому очень трудно зафиксировать момент перехода от трения к резанию.
При камерной обработке глубина внедрения абразивной частицы в обрабатываемую поверхность определяется внешним давлением на эластичную стенку. Сила PN (рис. 2.4) от давления эластичной стенки на абразивное зерно, может быть разложена на две составляющие: нормальную силу Ру, прижимающую зерно к обрабатываемой поверхности, и тангенциальную силу Pz, возникающую при перемещении абразивного зерна и вызывающую резание металла. При обработке связанным абразивом соотношение этих сил зависит от фактического значения переднего угла у и коэффициента трения ц при микрорезании [112].
В соответствии с изложенным, весьма актуальной является задача по теоретическому и экспериментальному исследованию контактного взаимодействия обрабатывающей абразивной среды с поверхностью детали при камерном способе абразивной обработки.
При определении величины давления частиц абразивного материала на обрабатываемую поверхность детали в исследованиях принимается допущение, что оно равно давлению, которое действует на эластичную оболочку.
Для определения контактного взаимодействия совокупности абразивных частиц с поверхностью детали воспользуемся соотношениями теории упругости [102]: где Аг - радиальное перемещение; Е — модуль упругости материала; v -коэффициент Пуассона; R — текущее значение радиуса; С и С/ - константы; GR, CTD - радиальная и окружная компоненты напряжений, соответственно. Постоянные С и Сі определим для следующих граничных условий: где R] - радиус наружной поверхности уплотненного абразивного слоя; р — внешнее давление, действующее на шлифовальный материал. где R2 - радиус детали. Для определения давления сжатого воздуха на шлифовальный материал с учетом потери части давления на деформацию эластичных стенок камеры, необходимо определить величину этих потерь. Уплотнение шлифовального материала в камере под действием собственного веса абразивных частиц или внешнего давления на эластичные стенки камеры сопровождается уменьшением объема. Перемещение частиц при уплотнении возможно при условии преодоления сил трения частиц друг о друга и сил трения между абразивными частицами и эластичной стенкой камеры. Для определения величины упругой деформации эластичных стенок камеры и давления на стенки рассмотрим напряженное состояние абразива при уплотнении. Давление р на стенку камеры приводит к ее деформации на величину Л1 и появлению момента М0 в месте закрепления стенок эластичной камеры с корпусом камеры давления. При уплотнении абразивной массы под действием внешнего давления в замкнутом объеме камеры происходит изменение объема, а масса абразивных частиц остается неизменной. Исходя из этого, найдем диаметр d\ цилиндрической камеры после деформации по выражению
Исследование влияния технологических факторов на съем металла
При реализации полного факторного эксперимента каждый из восьми опытов три раза дублировался. Для оценки ошибки опытов вычислялась дисперсия опыта Sj , а затем определяли ошибку опыта Sj по формуле Яд - число дублирующих опытов; у1 - среднее значение функции отклика (съема металла). Рабочая матрица планирования эксперимента и результаты экспериментов представлены в таблице 3.3. s{y} - дисперсия вопроизводимости, определяемая по формуле (3.15). Расчетное значение критерия Фишера, найденное по выражению (3.17), сравнивалось с табличным табл значением при выбранной доверительной вероятности для проверки значимости различия между дисперсией адекватности и дисперсией воспроизводимости.
Если это различие незначимо, то расчетное значение критерия Фишера не превышает табличного, и поэтому гипотеза об адекватности принимается. Выбирая значения критерия Табл по [107] нужно учитывать число степеней свободы для большей и меньшей дисперсий. Число степеней свободы для дисперсии адекватности /ад и дисперсии воспроизводимости J {у} определялись по выражениям где N - число опытов; X - число коэффициентов уравнения; щ - число повторений нулевого опыта. Дисперсия адекватности ад определяется по выражению где Ущ - результаты отдельных опытов, включая и повторения в нулевой точке; Уи - расчетные значения по уравнениям регрессии (ЗЛО) и (3.11); y0j - результаты опытов в нулевой точке; у0 - среднее арифметическое по результатам опытов, проведенных в нулевой точке. Из результатов расчетов, сведенных в таблицу 3.6, следует, что модель, описываемая уравнением (3.16) с доверительной вероятностью 0,95 адекватна. Преобразование уравнения (3.16) от кодовых величин к натуральным производилось по выражениям (3.4). Преобразованное уравнение имеет вид: = -18,818 + 11,632-/-1,2-Г2+0,015-Г-Гд+1,3124- + 0,0693-Гд-7,2хЮ"5-Г/ (3.21) Для графического представления результатов экспериментальных исследований по модели (3.21) были построены частные зависимости, показывающие влияние отдельных технологических факторов на величину съема металла. Значения остальных технологических факторов при этом были стабилизированы на постоянном уровне. Так, подставляя в уравнение (3.21) значение фактора t на фиксированном уровне (t = 6 мин), получим
Исследование микротвердости, остаточных напряжений и микрорельефа поверхности обработанных деталей
На свойства поверхностных слоев металла после операций финишной обработки оказывают влияние свойства, сформированные на предыдущих операциях технологического процесса. Так при обработке деталей из закаленных сталей для оценки степени влияния финишной обработки на свойства поверхностных слоев необходимо учитывать сформированные при термообработке микроструктуру и упрочнение металла, связанное с термообработкой.
Проведенными раннее исследованиями [14, 74] установлено, что физико - механические свойства и напряжения, возникающие в поверхностных слоях металла могут значительно отличаться от свойств основного металла. При финишной обработке удаление технологического припуска связано с разрушением абразивными частицами поверхностных слоев металла, а также сопровождается упруго- пластическими деформациями.
Для определения микротвердости поверхностного слоя деталей после финишной обработки незакрепленным шлифовальным материалом, уплотненным статическим давлением были проведены исследования путем изготовления косых шлифов на вырезанном участке винтовой поверхности. Шлифы изготавливались путем среза металла под углом 1 ... 1,5 градуса с последующей доводкой образцов на чугунном диске с использованием полировальных паст. Измерения производились на приборе ПМТ - 3 при нагрузке на алмазную пирамиду 0,5 Н.
Исследованиями установлено (рисунок 4.7, зависимость 1), что слои металла, прилегающие к поверхности, после термообработки имеют пониженную микротвердость на глубине 5... 15 мкм, что во многом обусловлено дефектной структурой поверхностного слоя, появлением на поверхности при окислении металла окалины, а также достаточно грубой шероховатостью исходной поверхности. При камерной обработке удаляется слой металла толщиной 20 мкм и происходит упрочнение поверхности (см. рисунок 3.15, зависимости 2 и 3). Установлено, что на степень упрочнения оказывают влияние внешнее давление, время обработки и скорость движения детали. Вместе с тем, следует отметить, что степень упрочнения сравнительно невелика (по сравнению с микротвердостью основного металла составляет 9 ... 13 % при глубине проникновения 0,02 ... 0, 025 мм. - исходная микротвердость; 2- камерная обработка( Уд=2,5 м/с; давление/? = 0,12 МПа, абразивный материал 14 EF40, / = 6 мин); 3-камерная обработка( Кд=1,5 м/с; давление р = 0,1 МПа, абразивный материал 14AF40, t = 4 мин)
Увеличение микротвердости поверхностного слоя при финишной обработке статически уплотненным шлифовальным материалом обусловлено упрочнением металла, возникающим в результате деформаций при контактном взаимодействии поверхностей детали с уплотненным объемом частиц шлифовального материала. Низкотемпературный характер процесса обработки обуславливает превалирование силового фактора над тепловым, что в свою очередь приводит к наклепу поверхностных слоев металла.
Следствием наклепа металла является увеличение удельного объема упрочненного слоя. Нижележащие слои металла сохраняют прежний объем и препятствуют расширению верхних слоев, что должно приводить к возникновению в поверхностных слоях детали после финишной обработки статически уплотненным шлифовальным материалом остаточных сжимающих напряжений, а в глубине металла - уравновешивающих растягивающих напряжений.
Для исследования напряженного состояния поверхностного слоя и распределения остаточных напряжений по глубине использовался механический метод, разработанный Н.Н. Давиденковым [106], сущность которого заключается в определении величины напряжений по значению модуля упругости металла и деформации разрезанных образцов по мере удаления деформированных слоев металла путем стравливания их электрохимическим способом. Определение величины остаточных напряжений для тел вращения рекомендуется проводить на кольцах, наружный диаметр которых равен диаметру детали, а внутренний меньше на 15-20мм. Электролит и режим полирования выбирают в зависимости от свойств материала образца. В соответствии с рекомендациями [94] в качестве электролита использовался раствор серной {H2SO ) и ортофосфорной {НЪРОА) кислот с добавкой хромового ангидрида (Сг203). Режим электрополирования подбирался из условия, что размерный съем металла с исследуемых образцов составлял примерно 1 мкм/мин. Образцы разрезались на электроэрозионном станке латунной проволокой, таким образом, чтобы ширина вырезанного участка составляла 3 мм. Для оценки величины остаточных напряжений использовались пять образцов, обработанных при одинаковых условиях, идентичным условиям обработки деталей.
Результаты экспериментальных исследований величины остаточных напряжений и распределения их значений по глубине поверхностного слоя обработанной винтовой поверхности приведены на рисунке 4.8. Установлено, что после лезвийной и термической обработки в поверхностных слоях металла формируются растягивающие остаточные напряжения, а на глубине 25 ... 30 мкм они переходят в сжимающие (зависимость 1 на рисунке 4.8). При обработке деталей шлифовальным материалом, уплотненным давлением сжатого воздуха удаляется поверхностный слой в зависимости от режимов обработки толщиной до 25 ... 40 мкм.
