Приложение больших энергий (свыше 2,0 Дж/мм^) приводит к местному оплав
лению поверхности. Связанные с этим выплески металла способствуют увеличе
нию высотных показателей шероховатости, а также образованию своего рода кра
теров, изменяюпщх характер микрорельефа поверхности коренным образом.
Анализ результатов проведенных исследований приводит к выводу о том, что ла
зерное упрочнение, проведенное при оптимальных режимах, способствует увеличе
нию несущей способности шероховатости поверхности и уменьшает высотные пара
метры. Все эти параметры, наряду с увеличением микротвердости поверхностных слоев, приводят к повышению стойкости рабочих поверхностей штампового инструмента.
ЖТЕРАТУРА
1. Михайленко Ф.П. Стойкость разделительных штампов. М.: Машиностроение, 1976. - 208 с. 2. Белый А.В. Поверхностная упрочняющая обработка с применением концентрированных потоков энергии. -М н ., 1990. - 78 с. 3. Коган Я.Д. Перспективы развития технологий поверхностного упрочнения материалов деталей машин и ин
струмента // МиТОМ. 1993. №8. С.5-9, 4. Маликов Л. С. и др. Лазерное упрочнение штампового инструмента // Технология и организация производства. - Киев, 1986.
№2. С.46-48. 5. Жую)в А.А., Кокора А.Н., З ^ я А.Н., Ермакова Т.С. Особенности струюуры и свойств вырубных штампов после дополнительного поверхностного уп
рочнения режущей кромки при помощи лазерного излучения. - М.: АН СССР, Фи- ХОМ, 1977. >fel. С.141-143. 6. Лазерная техника и технология. В 7 кн. Кн. 6 Основы лазерного термоупрочнения сплавов / Под ред. А.Г. Григорьянца. - М.: Высш. шк., 1988.- 159с. 7. Рыжов Э.В. и др.. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин, - М., Машиностроение, 1979. -1 7 6 с. 8. Крагельский И.В. и др.. Основы расчетов на трение и износ. - М., Машиностроение, 1977.9. Коваленко В.С. Лазерная технология. - К.: Высш. шк., 1989. - 280 с.
У Д К 6 2 1 .7 8 9 - 9 7 7
Г. Я. Беляев , Н. А. Сакович
ТРИБОТЕХНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
зультате наплавки не всегда удается получать покрытия с требуемыми физико
механическими свойствами.
Одним из перспективных способов повышения эксплуатационных характерис
тик металлопокрытий является поверхностная высокотемпературная термомеха
ническая обработка (ПВ ТМО), базирующаяся на создании в металлопокрытиях оптимальных для эксплуатации структуры и свойств.
В металлопокрытиях после проведения ПВ ТМО повышается характеристики вязкости разрушения, сопротивление усталостному разрушению, сопротивление контактному разрушению и износу, временное сопротивление и предел текучести при статических нагрузках [1,2,3].
Эффективность упрочнения металлопокрытий при ПВ ТМО определяется сле
дующими технологическими параметрами: скоростью нагрева и температурой аус
тенизации, температурой и степенью деформации (наличием последеформацион- ных выдержек), скоростью охлаждения и температурой отпуска.
Исследование влияния ПВ ТМО проводилось на цилиндрических образцах из стали 40Х, которые были предварительно наплавлены проволокой НП-65Г под слоем легированного флюса на стандартном оборудовании.
В результате наплавки были получены образцы диаметром 51 мм и длиной 400 мм при следующем химическом составе: С-0,53%, Сг-2,1%, Мп-1%, Si-0,42%
и при толщине наплавленного слоя 2 мм. Затем для ПВ ТМО из образцов вырезали диски (051 х20х15 мм), которые устанавливались на оправку, стягивались гайкой и шлифовались по наружному диаметру,
ПВ ТМО осуществлялось на специальном устройстве, которое включало: то
карный станок, накатное однороликовое или трехроликовое приспособление, уста
новку ТВЧ типа ЛЗ-32, индуктор, охлаждающее устройство (спрейер), фотоэлект
рический пирометр ФЭП-60.
При этом частота вращения шпинделя станка составляла 300...320 мин"^ при продольной подаче накатного приспособления 0,95 мм/об.
ПВ ТМО производилась по схеме: нагрев до температурного интервала 1210...1230К с учетом диаграммы изотермического распада аустенита металло
покрытия, вьщержка при этой температуре в течение 6... 10 с. в целях предотвра
щения реіфйсталлйзацйй, поверхностная пластическая деформация путем обкатки роликами и немедленная закалка с последующим низкотемпературным отпуском (473К в течение двух часов).
Усилие обкатки при ПВ ТМО изменялось от 980 до 5880 Н на ролик, диаметр и радиус которого составляли и 100 и 10 мм соответственно.
Для получения сравнительных результатов часть образцов упрочняли с нагре
вом ТВЧ по такому же температурному режиму, но без деформирования. Наиболее важным параметром при ПВ ТМО является усилие обкатки. Ее величину опреде
ляли экспериментальным путем. Критерием эффективности обработки служило давление на обкатной ролик, обеспечивающее повышение износостойкости метал
лопокрытия. с учетом этого оптимальное усилие обкатки составляло 3000 Н, При этом твердость образцов составляла HRC3 55.. .58.
Исследования по определению интенсивности изнашивания производилось по схеме «вкладьш1-диск» на модернизированной машине трения СМТ-1. При этом образцы-диски шлифовались в размер 50±0,01мм при шероховатости рабочей по
верхности R = о, 16...о,32 мкм. В качестве вкладыша использовался высокопроч
ный чугун ВЧ-100-4 с твердостью НВ 302...363. Внутренний диаметр вкладыша шлифовался в размер 0 50^*®* при шероховатости как и образцы-диски. При ис
следовании применялись диски и вкладыши шириной 15 мм и 5 мм соответствен
но. В качестве смазочно-охлаждающей жидкости использовалось масло МГ-10. Пло
щадь контакта диска и вкладыша составляла 50 мм^.
При выборе оценки интенсивности изнашивания упрочненных образцов и этало
на учитывалось следующее: применялось профйлоірафйрованйе изнашиваемой по
верхности и базы. При снятии для этих двух участков профилограмм можно судить о величине износа, а также оценить изменение шероховатости. В нашем случае учас
ток изнашивания имел кольцевую дорожку, а остальная часть служила базой, Профи- лографирование осуществлялось на профилографе-профилометре типа 252А 1.
Исследование проводилось при величинах давления от 15 до 90 МПа и при скорости скольжения равной 2,5 м/с. Величина износа образцов определялась че
рез 10x10"^ оборотов шпинделя машины (по счетчику оборотов). С целью сокраще
ния опытов и более точного математического описания поверхности отклика в широком диапазоне в месте контакта при исследовании процессов трения и износа применялось ортогональное центральное композиционное планирование. Резуль
таты исследований приведены на рисунке 1.
Рис. 1. Зависимость износа от величины давления в месте контакта: 1 - наплавка + закал
ка: 2 - наплавка -f П В ТМО.
Одним из факторов, определяющих износостойкость трущихся поверхностей и их антифрикционные свойства является коэффициент трения. Для исследования коэффициента трения также применялась машина трения МСТ-1, которая настраи
валась так ж е , как и для исследования износа образцов. Перед настройкой осуще
ствлялась тарировка системы измерения момента трения, для чего на вал силоиз- мерителя устанавливалось тарировочное приспособление, предварительно отба
лансированное с помощью противовеса. Тарировка производилась при помощи грузов, что соответствовало определенным моментам трения. Момент трения из
мерялся при помощи индуктивного датчика, встроенного в подвижный узел маши
ны, показания которого регистрировались электронным потенциометром типа ПСР.
По моменту трения определялся коэффициент трения:
, 2^ ' ND '
где М^р - момент трения; N - номинальная наірузка; D - диаметр диска.
Исследования коэффициента трения проводились при скорости скольжения и давлениях в местах контакта аналогично, как при исследовании износа образцов, а также применялось ортогональное центральное композиционное планирование.
Результаты исследований представлены на рисунке 2.
Рис. 2. Зависимость коэффициента трения от величины давления в месте контакта: 1 - наплавка + закалка; 2 - наплавка + П В ТМО.
Для наглядности различия в износе испытываемых материалов и их коэффици
ентов трения на рисунках 1 и 2 представлены фрагменты поверхностей отклика. В зависимости от величины давления в месте контакта (при v = 2,5 м/с) уравнения кривых имеют следующий вид:
- Для наплавки и закалки:
и = 15,20 - 1,80Р + 1,23Р2, f = 0,0650 - 0,0045Р + 0,0030Р2 - Для наплавки и ПВ ТМО:
и = 10,68 - 0,24Р + 0,77Р2, f = 0,074 - 0,017Р + 0,006Р2-
Из рисунков 1 и 2 видно, что с увеличением давления в месте контакта имеет место увеличение износа и коэффициента трения. Причем интенсивность увеличе
ния износа и коэффициента трения с увеличением давления в месте контакта боль
ше у наплавленных и закаленных образцов, чем у образцов, упрочненных ПВ ТМО.
Уменьшение износа и коэффициента трения у образцов, упрочненных ПВ ТМО, связано с изменением струюуры, увеличением количества и дисперсности карбид
ных образований, повышением плотности дислокаций и другими факторами, обус
лавливающими общий эффект ПВ ТМО.
ЛИТЕРАТУРА
1. Берштейн М.И. Термомеханическая обработка металлов и сплавов. Т2. - М.:
Металлургия, 1968. -1171 с. 2. Шаврин О.И. Технология и оборудование термоме
ханической обработки деталей машин. - М.: Машиностроение. 1983. - 176 с.
3. Таратута А.И., Сверчков А.А., Проірессйвные методы ремонта машин. Минск,
«Ураджай», 1975. - 344 с.
У Д К 6 2 1 . 7 8 9 - 9 7 7
Г. Я. Беляев, Н. А. Сакович