-у сверл из Р18 с покрытием TiN стойкость возросла в 1,8 раз.

-у сверл из Р18 с покрытием (Ti,Cr)N стойкость возросла в 2 раза.

-у сверл из Р18 с покрытиями на основе трехкомпонентных нитридов хрома и ванадия (V,Cr)2N +(V,Cr)N стойкость возросла в 3,5 раз [6].

Исследования, проведенные Ю.Г. Кабалдиным, Н. Е. Кожевниковым и В.В. Селезневым показали рост стойкости спиральных сверл из быстрорежущей стали Р6М5К5 с покрытием Mo+ZrN и Cr+ZrN в 4,5 раза при обработке титанового сплава ВТ20 [9].

В Российской Федерации ведется внедрение инструмента с износостойкими покрытиями, которые наносятся ионным осаждением в вакууме на установках типа ННВ 6.6-И1, “Булат”, ИЭТ, ПУСК и т.п. при температурах инструмента порядка 400 - 600° С. Толщина покрытий составляет 1-10 мкм. Покрытия предназначены для упрочнения резцов, фрез, сверл, метчиков, развёрток, зенкеров и т.п., изготовленных из теплостойких твёрдых сплавов и быстрорежущих сталей. В отличие от известных простых покрытий по типу нитрида (карбида) титана или окислов, разработанные покрытия представляют собой композиции (набор) соединений по типу боридов, силицидов, нитридов и карбидов тугоплавких металлов. Подбором оптимального многофазного состава покрытия для конкретных инструментов и условий эксплуатации достигается износостойкость сравнимая или даже превосходящая показатели лучших образцов импортного инструмента фирм Sandvik Coromant, Metall Werke Piansee и др. Композиционные многофазные покрытия гарантируют повышение износостойкости не менее чем в 2-3 раза и рекомендуется, в первую очередь, для упрочнения инструмента, предназначенного для резания труднообрабатываемых материалов - высоколегированных и закалённых сталей, титановых сплавов и т.п.

Московский Государственный технический университет «Станкин» разрабатывает проект нанесения на инструмент из быстрорежущих сталей износостойких покрытий. Целью проекта является разработка технологии повышения работоспособности и надежности инструмента из быстрорежущей стали и концепции комплексной упрочняющей обработки на базе исследований контактных процессов и теплового состояния инструмента при резании различных материалов.

Формирование диффузионной термостабильной зоны толщиной 30-50 мкм на границе раздела покрытие -- инструмент позволяет сохранить формоустойчивость режущего клина при повышенных температурах, возникающих при резании труднообрабатываемых материалов, и обеспечивает благоприятные условия для работы покрытия (толщиной 3- 10 мкм). Использование инструмента из быстрорежущей стали с комплексной обработкой на операциях механической обработки металлов обеспечивает повышение производительности обработки резанием на 75-100%; повышение стойкости инструмента в 4-6 раз при резании конструкционных сталей, в 2,5-3,5 раза -- при резании корозионно-стойких и жаропрочных сталей, в 2-2,5 раза -- при обработке никелевых и титановых сплавов; сокращение расхода сложнопрофильного инструмента на 30%, вследствие увеличения суммарного количества повторных переточек инструмента. Сегмент рынка, где может быть использован режущий инструмент из быстрорежущей стали с многослойным износостойким покрытием: машиностроение, авиастроение, автомобилестроение. Имеются предварительные и действующие соглашения о закупке оборудования и поставках режущего инструмента из быстрорежущей стали с многослойным покрытием с ОАО «АВТОВАЗ» (Тольятти) и заводом «Салют» (Москва), МИЗ (Москва), КНААПО (Комсомольск на Амуре).

В Томском Государственном Техническом Университете разработаны технология и установка ВМН-5 “Квант” для нанесения на поверхность изделия нанокристаллических структур высоковакуумными магнетронами с одновременной бомбардировкой высокоэнергичными газовыми ионами. Технология и оборудование позволяют получать износостойкие защитные нанокристаллические покрытия на большую площадь материала без дополнительной последующей обработки в целях многократного повышения эксплуатационных характеристик инструмента, материалов и изделий.

С помощью этих методов можно получить: сверхтвердые (35-60ГПа), износостойкие, коррозионностойкие, антифрикционные покрытия толщиной до 20 мкм с размером кристаллита от 1 до 20 нм на режущий инструмент, штампы, пресс-формы, рабочую поверхность деталей машин. Увеличение в 1,5 - 4 раза срока службы упрочненного инструмента в зависимости от условий работы и материала. Повышение скорости механической обработки, а также возможность обработки в отсутствие смазочно-охлаждающих жидкостей. Повышение ресурса работы и придание новых эксплуатационных качеств металлообрабатывающего инструмента, рабочих деталей машин и ответственных металлоконструкций.

Фирма «Kennametal» (США) выпускает твердосплавные пластины КС850 со специальным многослойным покрытием, которое имеет повышенную стойкость к скалыванию, наростообразованию и кратерному износу даже при тяжелых режимах резания, что позволяет повысить скорость обработки и увеличить подачу.

Многие зарубежные фирмы приступили к массовому производству стальных инструментов с износостойкими покрытиями, что позволяет в 1,5-2 раза увеличить скорость резания. Покрытия наносятся на инструмент из быстрорежущей стали при температуре 500-600°С без структурных превращений. Износостойкие покрытия на инструменте из быстрорежущей стали повышают теплостойкость инструмента, снижают склонность режущей кромки к размягчению в условиях возникновения высоких температур при резании титановых сплавов и повышает абразивную стойкость инструмента [5].

Покрытия TiC, TiN и другие обладают повышенной твердостью (HV 2000-4000 кгс/мм2) и не имеют резкой границы раздела со стальной подложкой, что обеспечивает сочетание твердой и химически инертной поверхности и вязкой сердцевины [5].

Фирма Sumitomo denki Kodyo (Япония) разработала новый процесс Cold Ace нанесения покрытий из TiC, TiN на быстрорежущие стали. Эти покрытия наносятся в камере в среде реактивного газа под давлением 3·10-4 мм. рт. ст.

Эта фирма также выпускает инструмент из быстрорежущих сталей с подобными покрытиями из соединений титана.

Покрытия толщиной 2-6 мкм наносятся на стальной режущий инструмент любой конфигурации, причем технология и температурный режим ( до 500°С ) процесса нанесения покрытий позволяют получить прочное сцепление покрытия с основным металлом без нежелательных изменений свойств стали. Пониженная скалываемость инструмента объясняется постепенным переходом от вязкой основы к твердой поверхности, препятствующая росту трещин в теле инструмента.

Стойкость режущих пластин благодаря покрытию Cold Ace возросла в 5-20 раз, а срок службы инструмента увеличивается в 3-8 раз при возрастании скорости резания и подачи в 1,5-2 раза [5].

Перспективными при обработке титановых сплавов являются покрытия на основе нитридов Mo, Hf, Zr и других.

Рост твердости поверхностного слоя твердосплавных пластин также достигается химико-термической обработкой при 1450°С, перед которой пластины покрываются пастой из окислов TiO2 и ZrO2. В результате подобной обработки образуется диффузионный слой, насыщенный твердыми частицами карбидов TiC, ZrC и другими, а в промежуточном слое в результате распада карбида образуются переходные зоны с наличием твердых растворов TiC-С, TiC- ZrC, которые увеличивают твердость поверхностного слоя и снижают износ инструмента. При резании твердосплавными пластинами после высокотемпературной обработки их в вакууме в пастах из окислов отмечается пониженное схватывание и налипание стружки к режущим кромкам, что снижает температуру в зоне контакта стружки и инструмента [5].

Для повышения стойкости стального инструмента широко используют борирование, карбонитрирование, ионное нитрирование (азотирование) диффузионное насыщение поверхности карбидами B, Cr, Nb, а также термоэлектрический способ насыщения Ni и Р.

Стойкость стального инструмента после ионного азотирования возрастает в два раза [5].

Из физических методов упрочнения наиболее распространено лазерное, в 2-5 раз повышающее стойкость инструмента. Под воздействием лазерного излучения в быстрорежущих сталях происходят структурные и фазовые превращения в условиях сверхскоростного нагрева и охлаждения материала [5].

Механические способы упрочнения инструмента наиболее доступны и весьма перспективны. Эффект упрочнения при виброабразивной и дробеструйной обработке заключается в наклепе и повышении твердости поверхности инструмента. Скругление режущей кромки и создание сжимающих напряжений способствует снижению сколов и выкрашивания инструмента, а также наростообразования при резании титановых сплавов. Для твердосплавных пластин и мелкоразмерного инструмента, предназначенных для обработки титановых сплавов, особенно эффективна виброабразивная обработка. Наибольший эффект виброабразивного упрочнения инструмента проявляется при непрерывном резании.

Так, стойкость пластин, предназначенных для фрезерования увеличилась в 1,2-2 раза. Наибольшее повышение стойкости наблюдается у пластин с износостойкими покрытиями, нанесенными после виброабразивной обработки пластин [5].

3.5 УПРОЧНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫМ ПЛАСТИЧЕСКИМ ДЕФОРМИРОВАНИЕМ САМОЛЁТНЫХ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

Усталостные характеристики деталей самолётов обусловлены качеством поверхностного слоя, образующегося после обработки резанием. Вследствие низкой теплопроводности и высокой химической активности обрабатываемого материала применение шлифования как процесса финишной обработки ограничено для титановых сплавов. При высокой температуре на них гораздо легче образуются прижоги, чем на сталях, которые существенно снижают усталостную прочность.

Прижоги могут содержать загазованные слои, не обладающие никакой пластичностью и, которые зачастую растрескиваются. Кроме того, шлифование образует в поверхностном слое остаточные напряжения растяжения, снижающие сопротивление усталости. Поэтому шлифование, если оно используется при обработке деталей из титановых сплавов, должно проводиться при пониженных скоростях резания и по возможности заменяться лезвийной обработкой либо низкоскоростными методами абразивной обработки, такими, например, как хонингование. Если же применяется шлифование, оно должно выполняться при строго регламентированных режимах с последующим контролем на отсутствие прижогов и сопровождаться упрочнением поверхностным пластическим деформированием (ППД). Такие же условия необходимо выполнять и при использовании абразивной зачистки в случаях, когда применяются ручные шлифовальные машины. Упрочнение ППД деталей из титановых сплавов - одно из обязательных условий обеспечения их работоспособности при повторно-переменных нагрузках.

Титановым сплавам свойственно повышенное рассеяние усталостной долговечности по сравнению со сталями и алюминиевыми сплавами; титановые сплавы особенно чувствительны к состоянию поверхности. Основными факторами, повышающими сопротивление усталости титановых деталей при упрочнении ППД, являются как остаточные напряжения сжатия, так и повышение однородности процессов микропластических деформаций, что обеспечивается выравниванием механических свойств отдельных участков поверхностного слоя за счет наклепа. Все это вкупе снижает рассеяние усталостной долговечности. Упрочнение ППД необходимо также, чтобы снять неблагоприятное воздействие предварительной обработки (шлифование, зачистка, травление, загазованность при термообработке и др.).

Вследствие химического сходства титана с алмазом и его низких антифрикционных свойств нельзя применять непосредственно для титана методы упрочнения ППД, использующие трение скольжения, такие, как выглаживание алмазом и другими материалами, дорнирование и т.д. Эффективными являются методы дробе- и виброударной обработки, но в связи с быстрым исчерпанием пластичности они должны применяться регламентированно по составу и размеру дроби, а также по режимам обработки. Применяются также обкатывание и раскатывание роликами и шарами, чеканка многобойковыми упрочнителями, обдувка корундовым песком, виброабразивная обработка.

Технологические параметры упрочнения зависят также от величины исходной шероховатости поверхности и вида обработки. В целом сопротивление усталости деталей из титановых сплавов обеспечивается комплексом технологий обработки и упрочнения, подавляющим неблагоприятно действующие факторы, выравнивающим свойства поверхностного слоя и переводящим его в состояние остаточного сжатия.

3.6 ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Для механической обработки титановых сплавов применяют в основном такие же станки, как и при обработке сталей и сплавов на основе других цветных металлов. Ввиду больших усилий резания при обработке титановых сплавов отдается предпочтение станкам более крупных моделей (ФП-7, ФП-9, ФП-27, ВФЗ-М8 и др.).

Основную долю по трудоемкости при изготовлении деталей составляет фрезерование. Особенно большие объемы фрезерных работ приходятся на изготовление силовых деталей каркаса самолета: шпангоутов, траверс, лонжеронов, нервюр, балок. На фрезерных станках также обрабатываются детали управления и механизации (каретки, монорельс, качалки и др.)

При разработке и внедрении технологии механической обработки деталей из титановых сплавов достаточно широко используются малооперационные технологические процессы за счет совмещений нескольких операций в одну при выполнении ее на одно и многоинструментальном оборудовании (обрабатывающий центр). Эти технологические операции: наиболее эффективно выполнять на многооперационных станках (обрабатывающих центрах). Так, например, силовые детали из штамповок изготовляют на станках ФП-27С, ФП-17СМН, МА-655А; детали типа: "корпус", "колонна", "кронштейн" из штамповки и фасонной отливки -- на станках МА-655А, "Горизонт", ИР-800, ИС-800 панели из листа на станке ВФЗ-М8. На этих станках при обработке многих деталей реализуется принцип "максимальной" законченности обработки в одной операции, что достигается установкой на стол станка одновременно нескольких различных приспособлений с последовательной обработкой детали с двумя и более сторон по одной программе.

Фрезерование переменных малок при изготовлении деталей типа "нервюра", "балка", "траверса" осуществляется:

1) на универсально-фрезерных станках с помощью специальных механических или гидравлических копиров;

2) на гидравлических копирофрезерных станках по копирам;

3) на трехкоординатных станках с ЧПУ: специальными сборными фрезами с изменяемым в процессе обработки углом; фасонными выпуклыми и вогнутыми радиационного профиля фрезами; концевыми фрезами с приведением к цилиндрической поверхности путем наклона детали к плоскости стола под определенным углом;

4) на многокоординатных станках с ЧПУ, типа ФП-14, ФП-11, МА-655С5.

Для осуществления механической обработки авиационных материалов в странах СНГ разработан ряд станков, соответствующих лучшим мировым образцам, а иногда и не имеющих аналогов в мировой практике. Продольно-фрезерный трехкоординатный трехшпиндельный станок ВФ-33 с ЧПУ предназначен для одновременной обработки тремя шпинделями монорельсов, панелей, балок, нервюр и других деталей легких и тяжелых самолетов. Максимальные размеры обрабатываемых деталей 4000х2500 мм, число фрезерных головок -- 3; мощность привода фрезерной головки -- 22 кВт, габаритные размеры станка -- 13135х6400х5200 мм; масса -- 62 т.

Продольно-фрезерный четырехкоординатный четырехшпиндельный станок 2ФП-242В с двумя подвижными порталами и ЧПУ предназначен для обработки крупногабаритных панелей и лонжеронов с переменной малкой для широкофюзеляжных и тяжелых самолетов. Размеры обрабатываемых панелей 2500х2500 мм; число фрезерных головок на каждом портале -2, мощность привода каждого шпинделя -- 30 кВт, частота вращения -40-3000 об/мин, габаритные размеры станка 46645х8930х5360 мм, масса 300 т.

Горизонтально-фрезерно-расточной пятнадцатикоординатный с ЧПУ станок ФРС-1 с подвижной колонной предназначен для обработки стыковых поверхностей крыла и центроплана широкофюзеляжных самолетов. Размеры обрабатываемых агрегатов -- 8000х2500 мм, габаритные размеры станка -- 33000х5500х8400 мм, масса станка - 160 т. На этом станке можно осуществлять фрезерование плоскостей разъема, обработку стыковых отверстий и другие виды обработки резанием.

Гибкий производственный модуль СГПМ-320 включает в себя токарный станок с ЧПУ АТ-320 с магазином на 13 инструментов и автоматический манипулятор установки и съема детали, управляемые от ЧПУ. Этот модуль предназначен для токарной многоинструментальной обработки в автоматическом режиме цилиндрических, конических и фасонных поверхностей деталей авиационной техники. Размеры обрабатываемых деталей ш 350х140 мм; габаритные размеры модуля - 10 м. Модуль СГПМ-320 может использоваться как автономно, так и в составе гибкого производственного комплекса.

Гибкий производственный комплекс АЛК-250-2 предназначен для изготовления прецизионных корпусных деталей гидроагрегатов. Размер обрабатываемых деталей составляет 250х250х250 мм, номенклатура обрабатываемых деталей - 32 шт., точность расстояний между осями обрабатываемых деталей - 0,015 мм; занимаемая площадь - 500 м2.

Механическую обработку титановых сплавов рекомендуют проводить с малыми скоростями резания при больших подачах и глубинах резания, с обильной подачей охлаждающей жидкости. Точение кованых заготовок осуществляют резцами с пластинками из твердого сплава ВК8. При обработке по газонасыщенной корке рекомендуют следующие геометрические параметры резцов: передний угол г = 0°; задний угол б = 12°; главный угол в плане ц= 45°, вспомогательный угол в плане ц1= 14°, Режимы резания: скорость резания v=25... 35 м/мин, подача S = 0,5...0,8 мм/об; глубина резания t не менее 2 мм. При чистовом и получистовом непрерывном точении применяют инструмент из твердых сплавов ВК4, ВК5, ВК6, ВК6М, ВК8 и др. при подаче S = 0,1...1,0 мм/об; v = 40...100 м/мин и t = 1...10 мм. Возможно, также применение инструмента из быстрорежущих сталей Р9К5, Р6М5К5, Р9М4К8. Рекомендуемые геометрические параметры резцов из быстрорежущей стали: задний угол б = 10°, главный угол в плане ц= 45°, вспомогательный угол в плане ц1 = 15°, радиус при вершине r= 1 мм. Режимы резания при точении титана v = 24... 30 м/мин; S? 0,2 мм, t = 0,5...3 мм.

Фрезерование титана и его сплавов затруднено из-за налипания титана на зубья фрезы и их выкрашивания. Для рабочих частей фрез применяют твердые сплавы ВК4, ВК6М, ВК8 и быстрорежущие стали Р9К5, Р9К10, Р8МЗК6С, Р6М5К5, Р9М4К8. При фрезеровании титана фрезами с пластинками из сплава ВК6М рекомендуют следующие режимы резания: S = 0,08...0,12 мм/зуб, t =2...4 мм, v = 80... 100 м/мин.

Сверление титана и его сплавов осуществляется с трудом из-за налипания стружки титана на рабочие поверхности инструмента и ее скопления в отводящих канавках сверла, что приводит к сильному повышению сопротивления резанию и быстрому износу сверл. Поэтому при сверлении глубоких отверстий необходимо периодически выводить инструмент для очистки его от стружки. Для сверления применяют инструмент из быстрорежущих сталей Р9К5, P9K10, Р18Ф2, Р9Ф5, Р6М5К5, Р9М4К8, Р12Ф2К8М9 и твердого сплава ВК8. Рекомендуемые геометрические параметры сверл: г = 0...3°, б = 12...15°, 2 ц= 120...130°, 2ц0= 70...80°, угол наклона спиральной канавки 25-30°.

Наиболее трудно обрабатываются резанием титановые полуфабрикаты и детали с грубой пластинчатой структурой. Такую структуру имеют, в частности, фасонные отливки. Кроме того, фасонное литье из титана и его сплавов имеет на поверхности корку, представленную газонасыщенным слоем, которая сильно изнашивает инструмент.

Для увеличения производительности механической обработки титановых сплавов резанием и повышения стойкости режущего инструмента применяют галлоидосодержащие смазочно-охлаждающие жидкости типа РЗ-СОЖ-8. Охлаждение обрабатываемых деталей осуществляют методом обильного полива. Использование галлоидоохлаждающих жидкостей при механической обработке приводит к образованию на поверхности титановых деталей солевой корки, которая при повышенных температурах и одновременном действии напряжений вызывает солевую коррозию. Поэтому детали, обрабатываемые с применением РЗ-СОЖ-8, после механической обработки подвергают облагораживающему травлению со снятием поверхностного слоя толщиной 0,005--0,010 мм. При сборочных и механосборочных операциях не допускают применения РЗ - СОЖ-8.

Стойкость режущего инструмента при обработки деталей на станках с ЧПУ является основной характеристикой, обеспечивающей возможность его использования с приемлемой производительностью. Объем фрезерных работ при обработке самолётных титановых деталей составляет основную часть механической обработки. Основным типом инструментов, применяемых для этих целей, являются концевые фрезы, в меньшей степени используются сверла.

При фрезеровании исследовалась стойкость концевых фрез из быстрорежущих сталей Р18, Р6М5, Р6М5К5, Р12Ф5М и монолитных твердосплавных фрез на станках с ЧПУ моделей ФП-7М и ФП-9М [10]. Материал твердого сплава - ВК8, охлаждение - РЗ-СОЖ-8. Определялось также влияние электроэрозионного напыления карбида вольфрама на переднюю грань быстрорежущих фрез и термообработки обрабатываемого титанового сплава на стойкость инструмента. Обработке подвергались образцы и детали при встречном фрезеровании. Стойкость фрез определялась величиной допустимого износа по задней грани, критерий которого составлял hз = 0,4 мм.

Геометрические параметры следующие: упрочняющая фаска на передней грани шириной - 1 мм, с углом -5- 10°, задний угол до значения б = 12° на ширине 1,5 мм и вспомогательный задний угол б1 = 20°. Выполнялась также полировка стружечных канавок и доводка переходных радиусов по задней поверхности.

Основными параметрами режимов резания, определяющими стойкость инструмента, являются скорость резания и подача на зуб, в то время как толщина срезаемого слоя в пределах 6--20 мм практически не влияет на стойкость.

Экстремальные значения стойкости фрез из разных сталей соответствуют разным скоростям резания: для инструмента из стали Р6М5 оптимальной является скорость резания 7--9 м/мин, для инструмента из стали Р6М5К5 - 12 - 15 м/мин при подачах 0,05-- 0,08 мм/зуб. Стойкость фрез при этом лежит в диапазоне 120--240 мин, что приемлемо для их практического использования на станках с ЧПУ.

Исследования фрезерования инструментом из стали Р18 показали его непригодность для обработки на станках с ЧПУ. Фрезы из стали Р12Ф5М обеспечивают возможность дальнейшего повышения производительности по сравнению с материалом Р6М5К5 за счет увеличения скорости резания при сохранении 2--4-часовой стойкости. Таким образом, кобальтовые и ванадиевые быстрорежущие стали, позволяют решить проблему фрезерования деталей из сплава ВТ6ч.

Монолитные фрезы из твердого сплава ВК8 были опробованы при v ? 46 м/мин и подачах Sz? 0,04 мм/зуб. При этом возрастает минутная подача с 45 до 60 мм/мин. Поэтому применение инструмента из сплава ВК8 позволяет увеличить производительность примерно на 30%. Однако в связи с дороговизной твердосплавного инструмента на станках с ЧПУ целесообразно использовать быстрорежущие стали, в большой степени легированные кобальтом и ванадием, что позволяет устранить этот разрыв в производительности. Необходимо отметить, что инструмент из твердого сплава и быстрорежущей стали не дает дальнейшее увеличение производительности и качества обработанной поверхности. Использование современных методов модификации поверхности режущего инструмента позволяет увеличить ресурс режущего инструмента, повышает качество обработанной поверхности и износостойкость.

Покрытия на основе карбида вольфрама (WC) получены электроэрозионным напылением на фрезах из быстрорежущей стали Р6М5. Электроэрозионное покрытие карбида вольфрама без последующего полирования не повышает стойкость фрез из стали Р6М5, что объясняется повышенной адгезией стружки к покрытию. Полирование же покрытия по передней грани повысило стойкость этих фрез на режимах, оптимальных для фрез из стали Р6М5К5, до значения стойкости последних.

Напыление карбида вольфрама на переднюю поверхность фрез из стали Р6М5К5 и его полирование не повысили стойкость этих фрез, так как повышенная вязкость этой стали вызывает ее деформацию при резании, что приводит к растрескиванию покрытия. Отсюда следует ожидать, что нанесение покрытия на инструмент из кобальтованадиевых быстрорежущих сталей, имеющих большую твердость, позволит в значительной степени повысить производительность или, соответственно, стойкость.

Исследования процесса сверления проводилось для повышения стойкости сверл путем создания на поверхности инструмента разделительного слоя, восстанавливающегося в процессе резания, чтобы уменьшить адгезию обрабатываемого материала к поверхностям резания. Для этого был использован эффект избирательного переноса на поверхностях трения. В качестве рабочей среды применялась суспензия глицерина и порошковой окиси меди, которая в процессе резания может восстанавливаться до металлической меди, оседать на поверхности режущero инструмента и восстанавливаться по мере изнашивания. Сравнивалась стойкость инструмента из стали Р6М5К5 при использовании в качестве СОЖ 5 % эмульсии, олеиновой кислоты и среды вышеприведенного состава при сверлении отверстий ш 12 мм в плите толщиной 30 мм из стали на вертикально-сверлильном станке с механической подачей. В качестве критерия износа использовался момент прекращения процесса резания за счет износа по уголкам (но в отсутствие приваривания стружки). При скорости резания ~ 10 м/мин и подаче 0,14 мм/об стойкость сверл при охлаждении эмульсией составила 14 мин (12 отверстий, длина сверления 360 мм), при использовании олеиновой кислоты -- 31 мин (26 отверстий, длина сверления 780 мм), глицерина + CuO -- 170 мин (144 отверстия, длина сверления 4320 мм). При скорости резания ~ 13 м/мин вышеназванной подаче, но при улучшении геометрии режущей части сверла его стойкость при охлаждении эмульсией составило от 30 до 45 мин, при использовании глицерина с CuO ~ 100 мин.) Однако условия работы при v = 13 м/мин при использовании в качестве СОЖ олеиновой кислоты или глицерина неудовлетворительны вследствие испарения СОЖ при высоких температурах и выделения паров. При скорости резания v ~ 10 м/мин применение глицерина с CuO позволило повысить стойкость сверл в 12 раз по сравнению с использованием эмульсии и в 5,5 раз по сравнению с применением олеиновой кислоты.

При микрорентгеноспектральном анализе было установлено наличие пленки меди на передней и задней поверхностях сверла, а также следы титана. Очевидно, что в процессе сверления имеет место избирательный перенос медной пленки на рабочие поверхности инструмента. Избирательный перенос, создающий разделительные пленки, позволяет повысить стойкость сверл до 1,5--2,5 ч при сверлении сплава ВТ6ч. При этом необходима местная вытяжка для удаления образующихся при резании испарений или разработка специальной геометрии инструмента, например, подточка перемычки и ленточек для снижения трения и тепловыделения в процессе резания.

3.7 ПРИЧИНЫ КОРОБЛЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ, ИЗГОТОВЛЕННЫХ ИЗ КОВАНО-КАТАНЫХ ПЛИТ ТИТАНОВОГО СПЛАВА

В процессе изготовления деталей типа панелей из плит титанового сплава ВТ6ч путем фрезерования происходит поводка деталей в сторону внутренней оребренной поверхности, т.е. в ту сторону, с которой съем металла, является наибольшим. Плиты поставляются отожженными при температуре 800оС, 1 ч с охлаждением на воздухе, что подразумевает снятие остаточных напряжений. Однако деформирование деталей после их изготовления указывает на хотя бы частичное сохранение остаточных внутренних напряжений.

Из плиты толщиной 50 мм была изготовлена панель, эскиз которой, размеры сечения и поводки показаны на рис. 3. Панель изогнулась в сторону ребер на 7 мм. Деформация детали привела к изгибу прямоугольного бруса сечением 46х40 мм на 1 мм на базе 700 мм. Расчетом определено, что остаточные напряжения в при поверхностных слоях плиты являются растягивающими (до 200 МПа). Таким образом:

1) причиной коробления деталей является перераспределение собственных напряжений в плитах после удаления припусков механической обработкой;

2) напряжения от фрезерования, вызванные процессом резания, практически не вызывают коробления деталей;

3) остаточные напряжения в поперечном направлении в плитах из сплава ВТ6ч изменяются в широких пределах: от 0 до 200 МПа сжатия и 270 МПа растяжения. В поверхностных слоях плит превалируют остаточные напряжения растяжения;

4) отжиг плит при 800 0С, 1 ч с охлаждением на воздухе не гарантирует снятия остаточных напряжений. Для этого следует увеличить время выдержки и регламентировать условия охлаждения, которые должны быть одинаковыми для обеих плоскостей плиты.

Одним из методов борьбы с остаточными напряжениями является вибростабилизация полуфабрикатов. Сущность этого метода заключается в том, что перед механической обработкой на панель накладываются с помощью вибратора высокочастотные нагрузки с частотой от 50 до 100 Гц, которые приводят к выравниванию внутренних остаточных напряжений в плите. Использование этого метода позволяет в 2--3 раза снизить коробление панелей в процессе их механической обработки. Небольшие поводки, которые все же остаются после механической обработки, устраняются путем правки в холодном состоянии или с помощью термофиксации. Места правки контролируются с помощью лупы 4--7-кратного увеличения, капиллярным и рентгеновским методами.

3.8 ЗАЧИСТКА ДЕТАЛЕЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ СВОБОДНЫМ АБРАЗИВОМ

Из титановых сплавов изготовляются силовые конструкции планера (панели, пояса и стенки лонжеронов, нервюры и др.), а также детали типа кронштейнов, качалок и т.д. Заготовками для этих целей служат плиты из сплавов ВТ6ч и ВТ20, штамповки из сплавов ВТ6ч и ВТ22, литье из сплава ВТ5Л.

В связи с необходимостью обеспечения высокого сопротивления усталости, надежности и долговечности поверхности указанных деталей после механической обработки должны иметь шероховатость Rz = 20 и Ra = 2,5. После фрезерования, которое является для этих деталей основным видом механической обработки, шероховатость поверхности на плоскостях соответствует Rz = 20, а в замкнутых полостях, переходах толщин и других местах концентрации напряжений она повышена до Rz = 40.

Для обеспечения требуемой шероховатости необходима зачистка этих зон. Ручная обработка весьма трудоемка, может ухудшить ресурсные характеристики деталей, ухудшает условия труда, является пожароопасной. Альтернативой ручной зачистке является обработка свободным абразивом при использовании виброабразивной обработки и пульсирующего шлифования. В качестве абразива могут быть использованы различные материалы: дробленый плавленый нормальный электрокорунд, естественные и искусственные кварциты, порошковые отходы изношенных шлифовальных кругов, искусственные формовочные абразивные гранулы и т.д. Предпочтительный размер частиц составляет 5--20 мм. Виброабразивная обработка обеспечивает снижение шероховатости с величины Rz = 40 до Rz = 2,5 при двухкоординатной вибрации с частотой 20--30Гц, амплитудой 2--3,5 мм, временем обработки 90--150 мин при загрузке контейнера с абразивом деталями "внавал". При обработке деталей с закреплением время обработки может быть снижено вдвое.

Обработка пульсирующим шлифованием используется для зачистки крупногабаритных деталей таких, например, как стенка лонжерона из сплава ВТ20. Для этой цели используется установка типа ПУ-7, позволяющая обрабатывать детали длиной до 9 м при ширине до 1600 мм. Установка состоит из станины, на которой установлена подвижная рама, приводимая в движение приводом с кривошипно-шатунным механизмом. Вдоль рамы перемещается бункер с абразивом и эксгаустерное устройство. В раму устанавливается деталь (или детали), механически высыпается абразив, в процессе обработки подается охлаждающая жидкость. При движении рамы с закрепленными в ней деталями абразив скользит вдоль поверхностей деталей, зачищая ее поверхности, в том числе и в закрытых полостях. Для снижения шероховатости с величины Rz = 40 до Rz = 2,5 на открытых поверхностях и поверхностях, параллельных ходу рамы, и до величины Rz = 20 в замкнутых полостях и поверхностях, перпендикулярных ходу рамы, работа проводится на следующих режимах:

длина хода рамы ...................…………. 50 мм

число двойных ходов рамы ............….. 300 1/мин

время обработки ...................…………. 120--150 мин

В результате перехода с ручной на механическую зачистку свободным абразивом трудоемкость обработки снижается в 2--5 раз, ликвидируется ручной труд при зачистке, устраняется опасность повреждения поверхностей детали, ибо при обработке не возникает повышенных температур из-за отсутствия жесткого прижима обрабатывающей среды к обрабатываемой поверхности.

ГЛАВА 4. ОБРАБОТКА ОТВЕРСТИЙ В СМЕШАННЫХ ПАКЕТАХ

4.1 РАЗДЕЛКА ОТВЕРСТИЙ В СМЕШАННЫХ ПАКЕТАХ И ОТВЕРСТИЙ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА В ТИТАНОВЫХ СПЛАВАХ ПРИ ОГРАНИЧЕННОМ ПОДХОДЕ

При обработке отверстий под болтовой крепеж в соединениях, представляющих собой пакеты из деталей, изготовленных из титановых и алюминиевых сплавов, вследствие различного упругого возврата этих материалов затруднительно получить точность по седьмому квалитету по всей толщине пакета. Обычно разница диаметров отверстий в составляющих пакет деталях составляет 1-2 квалитета. Для разделки таких отверстий развертыванием с целью получения точности по седьмому квалитету применяют развертки которым является инструмент с одним режущим лезвием. Схема резания однолезвийной разверткой позволяет уменьшить нагартовку поверхностного слоя. Схемы резания одно- и многолезвийной развертками представлены на рис. 4.

При обработке многолезвийными развертками каждый зуб срезает припуск, равный отношению его общей величины к числу зубьев. Первый зуб срезает часть припуска с поверхностного слоя, оставшегося после предварительной обработки, и производит нагартовку обработанной поверхности. Каждый последующий зуб, снимая свою часть припуска, работает по уже нагартованному материалу, что увеличивает усилие резания, которое возрастает вследствие одновременной работы всех зубьев развертки.

Режущая кромка каждого зуба в процессе работы притупляется, и это притупление сопоставимо с величиной удаляемого одним зубом припуска, которое в этих условиях осуществляется не срезанием, а отдавливанием его от основной массы материала. Это вызывает увеличение пластической деформации стружки и нагартовки обработанной поверхности, что приводит к росту толщины пластически деформированного слоя и, как следствие, к увеличению разности упругого возврата в разнородных материалах. При работе однолезвийной разверткой ее зуб срезает сразу весь припуск и работает по неупрочненному материалу. Это снижает усилие резания и уменьшает нагартовку поверхностного слоя обработанной поверхности, что в свою очередь снижает в ней упругопластические деформации по интенсивности и глубине, нивелируя разность упругого возврата материалов разной прочности,

На рис. 5 показан эскиз однолезвийной развертки. Однако в ней трудно выполнить заднюю часть, что может привести к нестабильности ее работы на выходе. В работе [10] проведено опробование для разделки отверстий в смешанных пакетах спиральных разверток с углом подъема 6°. Но этот угол подъема оказался недостаточен для указанной цели, увеличение же его приводит к самозатягиванию инструмента. Поэтому для этой цели были применены развертки с углом подъема спирали 20° с левым направлением. Такие развертки показаны на рис. 6. Она позволяет дополнительно снизить нагартовку поверхностного слоя за счет того, что развертка не затягивается обрабатываемым материалом, а стружка выводится в необработанную часть отверстия.

Опробование этих разверток показало, что они обеспечивают точность отверстий в смешанных пакетах по седьмому квалитету: разница в диаметрах отверстий 8-10 мм в деталях из разных материалов не превышала 5 мкм, в отверстиях ш 16 мм - 10 мкм.

Развертки были применены для предварительной обработки отверстий. Получение точности по седьмому квалитету обуславливается также следующими факторами:

общая толщина пакета должна быть не менее 8 мм;

наименьший диаметр отверстия -- 8 мм;

переднюю направляющую часть следует располагать не далее чем в двух миллиметрах от начала режущей части;

заходная часть -- как для машинной обработки, привод -- от тихоходной дрели;

СОЖ -- олеиновая кислота;

припуск -- 0,1 мм на диаметр для отверстий ш 8--10 мм и 0,05 мм для отверстия ш 12 мм;

развертывание может осуществляться как со стороны алюминиевой, так и титановой частей пакета.

При развертывании отверстий большого диаметра при отсутствии подхода для размещения дрели необходимо ручное развертывание, что для титановых и смешанных пакетов возможно только однолезвийными развертками. Для подтверждения этого положения проводилось исследование по разделке отверстий ш 24 мм в пакете из сплава ВТ6ч и в таком же трехслойном пакете из сплавов ВТ и АК4-1Т1. Под разделку оставлялись припуски 0,07--0,2 мм на диаметр. Для сравнения отверстия обрабатывались многолезвийными прямозубной разверткой и специальной разверткой со спиральным зубом.

При использовании в качестве СОЖ масла "Индустриальное 20" или олеиновой кислоты развертывание прямозубной разверткой создает момент резания 10 кГм. Обработку производили двое рабочих воротком с удлиненными ручками с двух сторон. Длина рычага составляла ~ 800 мм. Время обработки одного отверстия - 15 мин, точность отверстия в однородном и смешанном пакетах -- девятый квалитет. При обработке спиральной разверткой момент резания снизился до 5 кГм при получении той же точности.

Обработка отверстий однолезвийной разверткой при использовании в качестве СОЖ масла "Индустриальное 20" снизила момент резания до 3 кГм при точности отверстия -- девятый квалитет, а при использовании олеиновой кислоты момент резания снизился до 1,5--2 кГм при точности отверстий в однородном и смешанном пакетах по седьмому квалитету. Обработка производилась одним рабочим односторонним воротком с храповиком.

Дальнейшее исследование ручного развертывания отверстий ш 16--20 мм в смешанном титаноалюминиевом пакете толщиной 30--45 мм показало, что разбивка отверстий в алюминиевой части пакета не превышала 0,01 мм от диаметра развертки. Разница диаметров отверстий в титановой и алюминиевой частях пакета также не превышала 0,01 мм. При этом однолезвийные развертки позволяют увеличить припуск под окончательную обработку до 0,15--0,2 мм на диаметр.

4.2 РАСКАТЫВАНИЕ ОТВЕРСТИЙ В СМЕШАННЫХ ПАКЕТАХ, ОБКАТЫВАНИЕ И РАСКАТЫВАНИЕ ОТВЕРСТИЙ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА

Раскатывание отверстий жесткими регулируемыми раскатниками, проводимое как упрочнение ППД, в смешанных пакетах "алюминий -- титан" не обеспечивает точность седьмого квалитета в связи с различной величиной упругого возврата деталей из алюминиевых и титановых сплавов.

На рис. 7 показано влияние натяга на увеличение диаметра отверстий в пакете из алюминиевого сплава АК4-1Т1 и титанового сплава ВТ6ч. Видно, что для обеспечения одинакового увеличения диаметра отверстия в деталях из указанных сплавов натяг при раскатывании детали из титанового сплава должен быть примерно вдвое больше, чем натяг при раскатывании детали из алюминиевого сплава. При работе жестким раскатником создается одинаковый натяг по всей толщине наката, что приводит к разности диаметров отверстий в пределах 0,01-0,02 мм, что может обеспечить точность только по девятому квалитету.

При раскатывании отверстий для обеспечения в таком смешанном пакете необходимого натяга в каждой детали пакета разработан дифференциальный раскатник, конструктивная схема которого представлена на рис. 8. Принцип действия такого раскатника заключается в том, что при изменении усилия обработки сепаратор 4 с роликами 3 перемещается под действием нагружающего устройства вдоль штока 2; при этом ролики изменяют свое положение по диаметру, так как они перемещаются по конической поверхности штока. Раскатник настраивается по величине натяга, необходимого для обработки отверстия в детали из алюминиевого сплава, что обеспечивается положением правого упора 9 при прижатом к нему кольцу 8. Усилие пружины 16 по указателю 18 устанавливается гайкой 10 по шкале 20 таким образом, чтобы оно превышало усилие, возникающее при раскатывании отверстия в детали из алюминиевого сплава, но было бы меньше усилия, возникающего при раскатывании отверстия в детали из титанового сплава.

Зазор между кольцом 8 и упором 6 устанавливается таким образом, чтобы при перемещении до упора 6 сепаратора 4 с роликами 3 относительно штока 2 было обеспечено равенство диаметров отверстия по всей толщине пакета.

В процессе обработки при упрочнении отверстия из алюминиевого сплава все детали раскатника сохраняют первоначальное положение, что создает минимальный натяг, оптимальный для упрочнения материала и для раздачи диаметра отверстия. Когда начинается обработка отверстия в титановом сплаве, усилие раскатывания возрастает, сепаратор 4 с роликами 3 сжимает пружину 16 до положения касания кольца 8 к упору 6. При этом ролики 3 расходятся по конусу штока 2 и повышают натяг, необходимый для упрочнения материала детали из титанового сплава, а также для увеличения диаметра отверстия до значения, равного диаметру отверстия в детали из алюминиевого сплава.

На ММЗ "Опыт" им. А.Н. Туполева отработана технология раскатывания отверстий в смешанных пакетах для диаметров 8--24 мм. В качестве СОЖ использовалась олеиновая кислота, приводом для раскатника служила малооборотная дрель с частотой вращения 150--400 об/мин. Припуск под раскатывание составлял ~0,02 мм на диаметр. Натяги под раскатывание отверстий в детали из алюминиевого сплава составили для Ш 8--10 мм 0,04--0,05 мм, для Ш 12-- 16 мм 0,05-0,06 мм, для Ш 18--24 мм 0,06-0,07 мм. Натяги для раскатывания детали из титанового сплава составляют удвоенную к указанным величину. Толщина пакета должна быть не менее 8 мм для отверстий Ш 8, 10 мм и не менее 10 мм для всех отверстий большего диаметра. Раскатывание производится только со стороны детали из алюминиевого сплава за один проход. При этом увеличение диаметра отверстия после раскатки составляет 0,02 мм. Раскатывание производится, как правило, в пакете как окончательная операция обработки отверстий, но может производиться и раздельно в деталях пакета, если отверстия под раскатывание разделаны совместно (на съемных деталях).

В деталях из сплава ВТ6ч имеются отверстия и наружные цилиндрические поверхности Ш 500--800 мм, выполняемые по седьмому квалитету точности и с шероховатостью Rz = 1,25. Эти поверхности нежелательно обрабатывать шлифованием и необходимо подвергать упрочнению ППД. Были отработаны режимы и условия упрочнения и оснастка для его выполнения. Отработка производилась на натурных образцах, упрочнение выполнялось на токарном станке. Так как жесткие раскатники такого диаметра выполнить затруднительно, была отработана конструкция раскатника при работе одиночным роликом. Раскатывание внутренней поверхности одиночным роликом с профильным радиусом 3 мм при усилии обкатывания 1500 Н снизило параметр шероховатости поверхности с Rz = 20 до Rz = 2,5. Расхождение и схождение колец после обработки, являющейся мерой интенсивности упрочнения, составило 1,5 мм при упрочнении внутренней поверхности и 2 мм при упрочнении наружной поверхности. При усилии обкатывания 3000 Н шероховатость поверхности снизилась до значения Rz =1,25, а расхождение и схождение контрольных колец составило 3,1 мм при упрочнении внутренней поверхности и 4,4 мм при упрочнении наружной, что указывает на достаточную интенсивность упрочнения. При этом размер отверстия увеличился на 0,05--0,1 мм, а наружный диаметр уменьшился на такую же величину. Отсюда принятые режимы и условия упрочнения следующие: усилие -- 3000 Н; подача -- 0,1 мм/об; скорость -- 35-- 50 м/мин; диаметр ролика -- 130--170 мм; профильный радиус ролика -- 3 мм.

Такие поверхности в производстве упрочнялись на горизонтально-расточных или специальных станках. Для упрочнения на горизонтально-расточном станке применялось обкатное устройство; усилие упрочнения его контролировалось сигнальными лампочками (2 шт.), одновременное горение которых показывало обеспечение требуемого усилия упрочнения.

ГЛАВА 5. НАКАТЫВАНИЕ РЕЗЬБЫ НА БОЛТАХ ИЗ ТЕРМОУПРОЧНЯЕМЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ

По сравнению с болтами диаметром 16 мм, изготовляемыми по отраслевым стандартам из сплава ВТ16, болты большего диаметра изготовляются из прутка с меньшей пластичностью, с более крупнозернистой структурой и, следовательно, они будут недостаточно надежны в конструкции, если резьбу получать накаткой до окончательной термообработки или нарезкой. Поэтому была проведена отработка технологии накатывания резьбы после упрочняющей термообработки из прутков сплавов ВТ6ч и ВТ 16.

Отработка технологии накатывания резьбы производилась на болтах и шпильках с резьбой 18х1,5; 24х1,5 и 36х2 мм. Выявлены следующие особенности технологии, необходимые для получения качественной резьбы:

скорость накатывания должна выбираться в зависимости от диаметра резьбы: чем больше диаметр, тем выше должна быть скорость (для Ш 18--20 мм v - 10 м/мин; для Ш 22--30 мм v ~ 12 м/мин; для Ш > 30 мм v ~ 13--14 м/мин);

время накатывания должно быть минимальным для обеспечения выкатывания полного профиля во избежание отслаивания материала;

накатывание должно осуществляться за 3--8 оборотов болта;

усилие накатывания резьбы с шагом 1,5 зависит от диаметра и колеблется для сплава ВТ6ч от 120 кН (для резьбы 18х1,5 мм) до 160 кН (для резьбы 24х1,5 мм); накатывание резьбы на прутках из сплава ВТ16 требует усилий на 15--20 кН больше;

резьба 36х2 мм накатывается с усилием 220--240 кН;

подачу прокатных роликов следует уменьшить до минимального значения, обеспечивающего выкатывание резьбы за время контакта с заготовкой.

Сопротивление усталости материала с резьбой исследовалось испытанием резьбовых шпилек 18х1,5 мм при нулевом цикле нагружения. Определялось влияние материала шпилек, способа получения резьбы (нарезание или накатывание), влияние упрочнения нарезанной резьбы микрошариками. Результаты испытаний показали, что накатывание резьбы повышает усталостную долговечность в 10 раз и более по сравнению с ее нарезанием. Упрочнение нарезанной резьбы микрошариками малоэффективно; оно повышает долговечность примерно в 1,5 раза. Долговечность шпилек с накатанной резьбой из обоих сплавов примерно одинакова на высоких и низких уровнях нагружения. На среднем уровне нагружения долговечность шпилек из сплава ВТ6ч примерно в 1,5 раза превышает долговечность шпилек из сплава ВТ16.

Анализ усталостных изломов показал, что при получении резьбы нарезанием разрушение начинается с поверхности, а в случае накатывания -- под ней. В последнем случае трещина развивается в две стадии: сначала она замкнута в небольшой зоне, фронт развития трещины вытянут к центру сечения и ограничен по периметру резьбы, далее трещина развивается от большого количества очагов, расположенных под поверхностью, и от первичного очага к центру сечения. Повышение долговечности в случае получения резьбы накатыванием объясняется упрочнением поверхностного слоя, которое переводит очаг усталостного разрушения под него.

Для крупногабаритных болтов могут быть использованы оба изученных материала при получении резьбы накатыванием. Они обеспечивают высокое сопротивление усталости, но сплав ВТ6ч для этой цели более предпочтителен, так как его состав и свойства более стабильны, а технологичность выше.

ГЛАВА 6. дробеударное упрочнение титанового сплава

Сопротивление усталости титановых сплавов существенно зависит от шероховатости поверхности. На шероховатость поверхности, а следовательно, и на сопротивление усталости можно существенно влиять дробеударной обработкой.

Наиболее детально влияние шероховатости на сопротивление усталости было изучено на примере сплава ВТ6ч. Исследования были проведены на образцах, изготовленных из плит. Неровности были ориентированы перпендикулярно оси образцов. Все образцы одной партии обрабатывались одним и тем же инструментом с твердосплавной режущей частью без ее переточки. Изменение высоты неровностей достигалось изменением подачи. Для исключения влияния напряженного состояния все образцы подвергались (б+в)-отжигу в вакууме. Условия нагружения при отнулевом изгибе уmax = 750 МПа, при повторном растяжении -- уmax= 800 МПа, R = 0,1. Увеличение высоты неровностей с 7 до 40 мкм вызывает снижение долговечности при повторном изгибе ~ в 2 раза, при повторном растяжении ~ в 1,5 раза. Следовательно, повышение высоты неровностей примерно в 6 раз, увеличивающее теоретический коэффициент концентрации напряжений почти в 2 раза, изменяет эффективный коэффициент концентрации напряжений при изгибе в 1,2 раза, при растяжении ~ в 1,1 раза, что указывает на небольшую чувствительность сплава ВТ6ч к шероховатости поверхности.

Дробеударное упрочнение проводилось стальной дробью Ш 0,8-1,0 мм при давлении воздуха в сопловой головке 0,2--0,25 МПа (скорость дроби -18 м/с, скорость перемещения сопловой головки 200-300 мм/мин).

Шероховатость образцов после их упрочнения не зависит от исходной высоты неровностей, если она менее 20 мкм и соответствует значению Rz = 10...20 мкм. При этом полностью или частично образуется новый профиль. При более высокой исходной высоте неровностей шероховатость поверхности после упрочнения дробью изменяется незначительно.

Сопротивление усталости упрочненных дробью образцов показано на рис. 10.16. Эффективность упрочнения при изгибе существенно выше, чем при растяжении; в обоих случаях она зависит от величины исходной шероховатости. При этом для конкретного режима упрочнения как при изгибе, так и при растяжении обнаруживается оптимальное значение шероховатости, при котором усталостная долговечность является наибольшей. Это значение соответствует при растяжении Rz = 7...12 мкм, при изгибе - Rz = 10...20 мкм.

Наибольшее повышение долговечности при изгибе достигает 30-кратного значения, наименьшее при исходной шероховатости Rz = 20...40 мкм - 8-кратного. При растяжении наибольшее повышение долговечности достигает 8-кратного значения, наименьшее при исходной шероховатости Rz = 20...40 мкм - двукратного.

При введении дробеударного упрочнения снижается рассеяние результатов усталостной долговечности. При растяжении образцов без упрочнения рассеяние долговечности, определяемое отношением Nmax/Nmin составляло 20 и более. После упрочнения оно не превышало 8, и только после упрочнения образцов с исходной шероховатостью Rz = 20...40 достигало 11.

При возможности увеличения интенсивности упрочнения, формирующего новый профиль, оптимальная исходная высота неровностей будет изменяться в сторону повышения.